孤岛渣油在分散型催化剂存在下加氢裂化反应动力学的研究I．裂化反应的六集总动力学模型

研究了孤岛渣油在分散型磷钼酸铵催化剂存在下加氢裂化反应的动力学规律。将反应物系分为裂化产物（＜４８０℃）、饱和分、芳香分、胶质、沥青质和焦炭（苯不溶物）六个集总，并提出了包含二级反应（沥青质缩合生焦反应）的六集总一级动力学网络；进而用复合形法求算了动力学网络的速率常数和活化能。结果表明，模型计算值与实验数据较为吻合，所提动力学模型对在分散型催化剂存在下孤岛渣油的加氢裂化反应是合理的。     

孤岛渣油在分散型催化剂存在下加氢裂化反应动力学的研究：I.裂…

研究了孤岛渣油在分散型磷钼酸铵催化剂存在下加氢裂化反应的动力学规律，将反应物系分为裂化产物（＜４８０℃）、饱和分、芳香分、胶质、沥青质和焦炭（苯不溶物）六个集总，并提出了包含二级反应（涸青质缩合生焦反应）的六集总一级动力学网络；进而用复合形法求算了动力学网络的速率常数和活化能。结果表明，模型计算值与实验数据较为吻合，所提动力学模型对在分散型催化剂存在下孤岛渣油的加氢裂化反应是合理的。     

供氢(氘)剂在减压渣油四组分裂化中的作用及其同位素效应

研究了辽河减渣四组分在微型高压釜内中临氮热裂化、临氢热裂化和临氢催化加氢反应,考察了供氢剂或供氘剂对上述反应的影响。结果表明,临氮热裂化时沥青质是大量生焦的物种,胶质的生焦能力不显著,芳香分、饱和分不生焦;临氢热裂化沥青质生焦量减少,胶质很少生焦,芳香分和饱和分不生焦;临氢催化加氢时,辽河减渣四组分在临氢反应基础之上,生焦量进一步降低。辽河减渣四组分在临氮热裂化、临氢热裂化和临氢催化加氢过程中添加供氢剂或供氘剂后,生焦反应得到显著抑制,相比之下供氢剂的作用更为明显。三种氢源都具有抑制渣油四组分缩合或缩聚反应的作用。渣油四组分从供氢剂或供氘剂中获得氢（氘）的能力不同,沥青质>胶质>芳香分≈饱和分。就同一组分而言,供氢剂或供氘剂的表观供氢（氘）率随反应条件不同而不同,临氮热裂化> 临氢热裂化>临氢催化加氢过程。供氢剂与供氘剂在所有的过程中都存在明显的动力学效应,并且这个动力学效应随加工环境的不同而变化,在临氮热裂化过程中动力学同位素效应明显。在临氢热裂化过程,尤其是催化加氢裂化过程中动力学效应逐渐变得不明显。2H-NMR分析表明,氘代四氢萘的环烷环中的α位比β位的脱氢选择性高,氘代四氢萘脱氢选择性大小的顺序为：临氮热裂化>临氢热裂化>临氢催化加氢过程。     

压力对塔里木原油四组分热解性能的影响

压力对深层油藏原油热化学过程的影响尚存在较大争议,为研究其在油藏原油热解成气过程中的作用机理,我们在450℃、5~40 MPa压力下对塔里木原油四组分(饱和分、芳香分、胶质和沥青质)进行了封闭体系的热解实验,通过气相色谱(GC)和气相色谱/质谱(GC/MS)分别对原油四组分热解反应的气体产物及饱和分热解过程的液态产物进行了分析。结果表明,在450℃、24 h及不同压力下,沥青质热解产气率高于胶质、芳香分和饱和分;四组分的气相热解产物中,C1的产率明显高于C2~C5组分。增大压力抑制沥青质、胶质及芳香分的热解产气过程而促进饱和分的热解产气过程。随压力的增大,饱和分热解的液态产物的主峰组分碳数先减小,再增大。压力低于20 MPa时,饱和分热解过程中以裂解反应为主;高于30 MPa时,增大压力有利于缩合反应。研究结果可为认识深层油藏原油的稳定程度及天然气的成因提供一定的理论参考。     

十氢萘在酸性催化剂上的反应路径及生焦研究

采用小型固定流化床装置（ACE Model C），研究了在反应温度460-540℃下，模型化合物十氢萘在Y分子筛催化剂上的裂化反应路径及生焦机理。结果表明，十氢萘裂化的初始阶段，H+进攻十氢萘上与叔碳原子相连的C-H键和C-C键形成非经典五配位叔正碳离子是其最主要的引发反应；十氢萘裂化产物主要是丙烯、丙烷、异丁烷、异戊烷、甲基环戊烷、甲苯、二甲基苯等；产物的收率在催化剂上由大到小为，非芳烃、单环芳烃、双环芳烃；十氢萘催化生焦的机理是碳正离子机理，随反应温度和分子筛酸量的升高，双分子氢转移以及脱氢缩合能力增强，焦炭产率和转化率也随之升高。     

3－N，N－二甲基－1，3－丙二胺／冰醋酸催化下的Knoevenagel缩合反应

对硝基苯磺酰基乙腈与芳香醛在３－Ｎ，Ｎ－二甲基－１，３－丙二胺（ＤＰＡ）／冰醋酸催化下可顺利地发生Ｋｎｏｅｖｅｎａｇｅｌ缩合反应，生成２－（４－硝基苯磺酰基肉桂腈类化合物，产率８３％～９８％。但与水杨醛反应生成的产物是六元环内酯，其结构经元素分析、ＩＲ、￣１ＨＮＭＲ和ＭＳ确证。     

减压渣油供氢剂减黏裂化研究

减黏裂化作为一种不生成焦炭的热加工方法主要涉及两类化学反应，裂解反应和缩合反应。裂解反应使减压渣油的平均分子量及其胶团直径变小，改善渣油的倾点和黏度；缩合反应使减压渣油及其中间产物中的芳烃、烯烃等缩合成大分子量产物，产生新的胶核，甚至生成焦炭。常规减黏裂化过程中，这两类化学反应主要与反应温度和反应时间有关。在热作用下渣油中的大分子裂解为H／C原子比相对较高的饱和烃自由基和H／C原子比相对较低的芳香性自由基。后者还可失去自身的环烷氢而使其H／C原子比进一步降低。如果体系中有足量的氢化芳烃存在，那么氢化芳烃分子上的活泼氢就可能转移到芳香性自由基的单电子位，将自由基封闭，从而阻止芳香性自由基之间的相互缩合，抑制使分子长大的缩合反应。如果体系中的氢化芳烃含量不足。则热反应体系中就没有足够的活泼氢将芳香性自由基封闭，芳香性自由基缩合反应的几率较高，造成过早地生焦。这种来自渣油分子自身的活泼氢的化学行为与渣油热反应生焦诱导期有一定关系。     

3—N,N—二甲基—1,3—丙二胺／冰醋酸催化下的Knoevenagel缩合反应

对硝基苯磺酰基乙腈与芳香醛在３－Ｎ，Ｎ－二甲基－１，３－丙二胺（ＤＰＡ）／冰醋酸催化下可顺利地发生Ｋｎｏｅｖｅｎａｇｅｌ缩合反应，生成２－（４－硝基苯磺酰基肉桂腈类化合物，产率８３％～９８％。但与水杨醛反应生成的产物是六元环丙酯，其结构经元素分析，ＩＲ，ＨＮＭＲ和ＭＳ确证。     

2-(E-2-苯乙烯基)喹啉的合成

以苯甲醛为原料在碱性条件下与丙酮缩合得苄叉丙酮（1），1与邻氨基苯甲醛发生Friedlaender缩合反应得到新的目标产物2－（E－2－苯乙烯基）喹啉(2),产率81％。     

四甲氧基取代的二苯并并四苯(DBN)的合成, 晶体结构及聚集效应

本文从商品化的间溴苯甲醚和对甲氧基苯甲醛出发，通过傅-克酰基化反应、串联的羟醛缩合及1,4-迈克尔加成反应，得到三芳基取代的1,5-二酮，然后用查尔酮（Chalcone）作氧化剂，二酮与BF₃.Et₂O 反应形成吡喃鎓盐，再与苯基乙酸钠盐缩合得到芳香二溴代衍生物，产物的DMA溶液在DBU和钯催化剂的作用下，160°C 加热12 h进行脱卤化氢环化反应, 生成四甲氧基取代的二苯并并四苯（DBN）类衍生物。并报道了产物的晶体结构和在溶液中的聚集效应。     

供氢剂与分散型催化剂协同作用的研究

以辽河渣油为原料,四氢萘为供氢剂,二烷基二硫代氨基甲酸钼为油溶性催化剂在高压釜中进行裂化反应,比较了临氢裂化,临氢供氢裂化,催化加氢裂化以及供氢剂与分散型催化剂共同存在下的加氢裂化,在同样生焦量的情况下,渣油裂化转化率的顺序为：临氢催化供氢过程＞临氢催化过程＞临氢供氢过程＞临氢过程,同时发现供氢剂与分散型催化剂在渣油加氢裂化过程中具有协同作用,与单独使用分散型催化剂的改质反应相比,供氢剂的协同作用不但可以在低转化率下延迟生焦诱导期,提高渣油生焦前的最大转化率,而且在高转化率下对渣油的缩合反应有更大的抑制作用。由420－440℃四集总表观动力学模型计算出的动力学速率常数和活化能表明,供氢剂与分散型催化剂产生的协同作用提高了沥青质和焦生成的活化能,极大地抑制了沥青质和焦生成 速率,而对可溶质生成馏分油的裂化反应的抑制作用很小。     

Thermodynamic and thermokinetic study on pyrolysis process of heavy oils

Enthalpy of pyrolysis and its variation in the pyrolysis process of four heavy oils: Daqing vacuum residue (DQVR), Karamay vacuum residue (KRVR), Liaohe vacuum residue (LHVR), and Venezuela vacuum residue (VNVR), have been quantitatively studied by differential scanning calorimetry associated with thermogravimetry. The results indicate that overall enthalpies at different heating rates show a linear trend with respect to the final coke yields in the thermal analysis. Classical kinetic method (Friedman method) is used to further analyze pyrolysis enthalpy variation in the pyrolysis process and determine the thermokinetic parameters. The main stage of thermal reaction (conversion ranges from 0.1 to 0.9) could be described by 1.5 order reaction model for four heavy oils. The mean activation energies determined by Friedman method are 216.3, 194.9, 173.9, and 168.7 kJ mol^?1 for DQVR, KRVR, LHVR, and VNVR, respectively. It means that endothermic enthalpy of pyrolysis in the thermal process of VNVR is easier to change compared with other oil sample cases. For the sake of simplification of kinetic treatment, Sharp method is tentatively used to perform kinetic analysis. The comparison between results from two methods indicates that activation energies from Sharp method are valid to a certain degree under the condition that the mechanism of thermal process is properly chosen although isoconversional method (Friedman method) is recommended and thought to be the better way.     

Production and characterization of the biofuels obtained by thermal cracking and thermal catalytic cracking of vegetable oils

The thermal cracking and the thermal catalytic cracking of soybean oil were evaluated for the production of biofuels as an alternative to fossil fuels. The catalyst proposed for the cracking reaction was bauxite, a high-acidity and low-cost catalyst. The chromatographic profile of the biofuels obtained by cracking showed hydrocarbon compounds such as alkanes, alkenes and aromatics, as well as some oxygenated compounds such as carboxylic acids, ketones and alcohols. The products generated by the thermal catalytic cracking process showed better results than the thermal cracking products because of the low quantity of acids present. The catalyst used was thus shown to act in the secondary cracking process, in which the fatty acids decompose and generate hydrocarbons.     

十氢萘在分子筛催化剂上的开环反应研究

在小型固定流化床(FFB)装置中研究了Y分子筛与ZSM-5分子筛催化剂上的十氢萘裂化开环反应性能,考察了温度和剂油比对Y分子筛开环反应催化性能的影响。结果表明,十氢萘在分子筛催化剂上通过环烷环开环反应生成丙烷、丙烯、丁烷、丁烯、甲基戊烷和环戊烷、环己烷等非芳烃以及苯、C_1~4烷基取代苯等单环芳烃,并通过脱氢缩合反应生成四氢萘、萘、甲基萘和菲、芘等多环芳烃甚至焦炭等。由于扩散和吸附性能的影响,ZSM-5分子筛催化剂的裂化开环反应选择性比Y分子筛催化剂的高,因此,十氢萘环烷环开环与脱氢缩合反应的相对比例(NRO/DHC)在ZSM-5分子筛催化剂上较高。在Y分子筛催化剂上,温度为450~550 ℃、剂油比为3~9,反应温度升高或者剂油比增加,双分子氢转移以及脱氢缩合反应增强,从而导致环烷环开环产物选择性降低。     

Hydrovisbreaking of vacuum residue from Russian Export Blend: influence of brown coal,light cycle oil,or naphtha addition

Demand for high-value petroleum products is increasing and crude oils and their distillation products are becoming heavier. The thermal cracking of a vacuum residue (VR) from REB (Russian Export Blend) crude oil was carried out in an autoclave. LCO (light cycle oil), naphtha, and brown coal (BC) were added with the aim of studying their effect on the final products composition. The elemental analysis (%C, %N, %H, %S) was performed and dynamic viscosity, density, GC of gases (“Refinery Gas Analysis”), solubility in hexane and toluene, and simulated distillation were examined in raw materials, gaseous, and liquid products. As anticipated, due to its high aromatics content, the addition of LCO proved the best option, obtaining the highest yield of lighter liquids. The naphtha addition resulted in a slight increment of heavier products in the gaseous phase and higher yields to solids. The literature does not contain any extensive studies of the addition of BC to VR in the hydrovisbreaking process. The addition of BC resulted in an increment in the yield of the gaseous product and assumed the highest relative total consumption of hydrogen during the reaction.     

辽河和孤岛渣油供氢能力与生焦趋势

首先以蒽为化学探针对孤岛、辽河和胜利减压渣油及其四组分的氢转移能力进行表征,原理是,蒽与渣油在３５０～４００℃热反应,渣油向蒽供氢,使蒽转化成９,１０－二氢蒽,用气相色谱分析定量测定热反应产物中的９,１０－二氢蒽,并计算出单位重量油样供氢量;然后在４００℃下热处理测定三种渣油的生焦诱导期（定义为生焦０１％时所用时间）。结果发现：虽然它们四组分相近,但氢转移潜力相差较大,特别是它们的沥青质的氢转移能力相差悬殊;渣油热生焦诱导期长短与它们氢转移能力趋势一致     

大港常压渣油临氮与临氢热反应过程中胶体稳定性变化研究

对比了大港常压渣油临氮和临氢热反应过程中的胶体稳定性变化。结果表明,随着反应时间的延长,在热反应生焦诱导期内,渣油样品的胶体稳定性迅速下降;开始生焦后,胶体稳定性缓慢下降。从组分组成和组分性质角度,对大港常压渣油样品在热反应过程中胶体稳定性变化原因进行了分析。结果表明,随着反应时间的延长,沥青质含量先上升、后下降,在生焦诱导期结束时达到最大值,与体系胶体稳定性的变化特征相一致。随着热反应的进行,饱和分和轻芳烃组分的含量在上升,重芳烃、轻胶质、中胶质、重胶质含量下降,临氮热反应过程中轻胶质、中胶质、重胶质含量的下降更为显著。对渣油样品各组分的数均相对分子质量和平均偶极矩进行了研究。结果表明,随着热反应的进行,轻、中、重胶质组分的数均相对分子质量和平均偶极矩呈下降趋势,而沥青质的数均相对分子质量和偶极矩先增大后减小,从而使沥青质和胶质的分子性质差别先增加后减小,与体系胶体稳定性的变化趋势一致;同时沥青质的偶极矩变化表明,强极性的沥青质优先聚集生焦、临氢热反应过程中,氢与催化剂的作用有助于抑制沥青质分子量增大和极性增强,从而有助于抑制生焦。     

全氢菲在分子筛催化剂上环烷环开环反应的研究

在小型固定流化床(FFB)装置上考察了Y与ZSM-5分子筛催化剂以及Y分子筛催化剂上温度、剂油比对全氢菲裂化环烷环开环反应的影响。结果表明,全氢菲在分子筛催化剂上通过环烷环开环反应生成环己烷、十氢萘等单环或双环环烷烃;单环或双环环烷烃进一步侧链断裂生成2-甲基戊烷、甲基己烷等异构烷烃等,异构化生成二甲基环戊烷、甲乙基环戊烷等烷基环戊烷,氢转移生成苯、甲苯、二甲苯等烷基苯,进行深度氢转移反应生成萘、烷基萘等双环芳烃;另外,全氢菲也会通过脱氢缩合生成菲、芘等三环以上芳烃甚至焦炭等。由于扩散和吸附性能的影响,其裂化开环反应的选择性在Y分子筛催化剂上比在ZSM-5分子筛催化剂上高。因此,全氢菲环烷环开环与脱氢缩合反应的相对比例(s(NRO)/s(DHC))在Y分子筛催化剂上较高;在Y分子筛催化剂上,温度为475~550 ℃、剂油比为3.0~9.0,反应温度升高或者剂油比增加,双分子氢转移以及脱氢缩合反应增强,导致环烷环开环反应产物选择性降低。     

Petrochemical feedstock by thermal cracking of plastic waste

The thermal cracking is one of the possible ways to obtain petrochemical feedstock from polymer wastes. The properties of the cracking products depend mainly on the type of the raw material. In this study the degradation of different mixtures of polymer wastes (polypropylene and polystyrene) were investigated in a horizontal tube reactor. Temperature of 510–520 °C and residence time of 15–30 min were used. The effects of the concentration of polystyrene on the yields and structure of products were also studied. Moreover, the interaction between the polymers during the pyrolysis was investigated. The products of the thermal cracking were analyzed by gas-chromatography, infrared spectroscopy and different standardized and non-standardized methods.It was found, that the concentration of polystyrene significantly affected both the quantity and quality of degradation products. It was also observed that the presence of the polystyrene in the raw material increased the reaction rate coefficient, and enhanced the degradation rate of polypropylene. By higher concentration of polystyrene in raw materials, the yield of light products considerably increased, furthermore, in the naphtha-like fraction the concentration of aromatics also increased. The characteristics of the products were changed with the polystyrene content in the raw materials. The liquid products had advantageous properties for further utilization as fuel like or petrochemical feedstock applications.