减压渣油掺炼工业供氢剂缓和热转化的基础研究

以FCC油浆及其窄馏分作为工业供氢剂,首先测定其受热供氢能力,然后在此基础上考察了掺炼工业供氢剂对减压渣油缓和热转化生产燃料油和部分轻质油的改进效果及其化学原因.在实验室热反应装置上对减压渣油(VR)为原料掺炼FCC油浆(DO)及其窄馏分段(DO3)热转化实验结果表明,在400 ℃、100 min反应条件下随着供氢剂掺炼比增大,小于180 ℃馏分的收率减少,180 ℃～350 ℃馏分收率增加,大于180 ℃燃料油的100 ℃黏度减小、安定性增加;当掺炼比达15%时,燃料油的安定性合格.减压渣油掺炼相对供氢能力较大的工业供氢剂进行缓和热转化,有利于在提高轻油收率的同时使得燃料油黏度较低、安定性合格;但是燃料油四组分含量的变化与安定性关系不大.进一步研究表明,工业供氢剂对于减压渣油缓和热转化所得燃料油具有较好安定性的化学原因在于,工业供氢剂可同时抑制前沥青质的生成和沥青质分子缔合指数的增加.     

石油沥青质在烃中的稳定性研究

石油是以沥青质为分散相的非水胶体体系[1,2 ] 。研究认为 ,石油中沥青质的沉淀和絮凝 ,对石油开采及输送有十分重要的影响 [3]。提高沥青质在石油中的胶体稳定性 ,可强化石油加工过程中的重油减压蒸馏、催化裂化、减粘裂化及延迟焦化等过程[1,2 ] ,是提高炼厂轻质油收率、改善产品质量、提高综合经济效益的重要途径。国外关于沥青质在烃类介质中的稳定性研究报道较多 ,大多侧重于胶质对沥青质的稳定作用。由于胶质和沥青质均为由多种复杂结构分子组成的混和物 ,探讨胶质对沥青质的稳定机理极端困难 ,Chia-Lu Chang[4 ]等定量讨论了沥青质…     

淖毛湖煤热解重油直接转化制备芳烃化合物研究

采用实沸点蒸馏对新疆淖毛湖煤热解焦油进行了馏分分离,对其中>?320?℃重质馏分进行四组分分析可以发现,胶质含量28.84％,沥青质含量35.12％,属于加氢中很难以转化的组分;13C-NMR结果显示,重油中芳香碳相对摩尔占比71.16％,说明重质馏分中芳香族化合物占主体地位.采用悬浮床+固定床联合裂化工艺处理重质馏分...     

催化裂化油浆中烯烃分布研究

以某催化裂化油浆为原料,通过二烯值和溴价分析方法测定了其四组分和五个馏分中共轭烯烃(双键)和烯烃(双键)的含量;同时结合紫外光谱法、核磁共振氢谱法(~1H-NMR)对其四组分和五个馏分中的烯烃类型和含量进行了表征和测定。结果表明,催化裂化油浆中的确存在烯烃(双键)和共轭烯烃(双键),其烯烃(双键)和共轭烯烃(双键)的含量高达21%和6%,四组分中的共轭烯烃(双键)含量依次增多,五个馏分中共轭烯烃(双键)的含量在5%左右,且四组分和五个馏分中烯烃(双键)的含量均呈现先减小后增大的趋势。同时,不同组分和不同馏分之间正构α-烯烃和内烯烃的含量也存在差异。     

大港减压渣油的多层次分离与组成结构研究

采用超临界戊烷萃取分馏技术,分离了大港减压渣油,得到16个窄馏分和1个萃余残渣,对其组成和结构进行了表征;对超临界萃取分离窄馏分进行了四组分分离,研究了饱和分、芳香分、胶质和沥青质等亚组分的元素组成、相对分子质量分布和平均分子结构。结果表明,由窄馏分得到的四组分（SARA）性质结构差别很大,饱和分的平均分子结构最简单,芳香分的平均相对分子质量最小,胶质中的硫、氮含量最多,从萃余残渣中得到的沥青质相对分子质量分布范围最宽（200~40000）。     

沥青质含量对渣油加氢转化残渣油收率和性质的影响

以塔河常渣脱沥青油掺兑不同含量的沥青质为原料,于高压釜反应器内进行加氢转化反应实验,考察沥青质含量对渣油加氢转化残渣油收率和性质的影响。研究结果表明,随原料中沥青质含量的增加,加氢残渣油的收率逐渐降低,加氢残渣油中的沥青质和焦炭产量之和与原料中沥青质含量的比值逐渐减小,在实验选定的条件下,高沥青质含量时沥青质更倾向于发生氢解反应生成小分子组分。与原料相比,反应后所得>350 ℃残渣油的平均相对分子质量、H/C摩尔比减小,密度增大,硫含量降低,氮含量增加,饱和分和沥青质含量增加,芳香分及胶质含量降低。随渣油中沥青质含量的增加,硫、氮脱除率先增加后降低。     

废轮胎热解油重质馏分制备的道路沥青老化性能研究

针对废轮胎热解油重质馏分(＞350℃)组成上具有蜡含量低,芳香分、胶质和沥青质含量高的特点,研究了废轮胎热解油重质馏分采用蒸馏法生产道路沥青的可行性。结果表明,废轮胎热解油中＞420℃、＞430℃、＞440℃三种渣油的性质可以满足不同牌号道路石油沥青老化实验前的技术指标,特别是延展性能优异,但是抗老化性能较差。渣油老化前后的族组成、官能团、氢分布及分子量分布变化表明,渣油在老化过程中存在氧化反应以及脱氢缩合反应,使渣油的化学组成发生变化,即芳香分、胶质含量减少,沥青质含量明显增加,使得沥青胶体体系中分散相明显增多而分散介质相对减少,造成热解油的渣油抗老化性能较差。     

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。     

渣油重组分沥青质结构分析及其对临氢热反应过程生焦的影响

以塔河常压渣油(THAR)为原料,正己烷为溶剂分离获得重组分C6-沥青质及其脱沥青油,并将所得沥青质回调至脱沥青油中配制成不同沥青质含量的渣油,以此为原料进行了高压釜临氢热反应实验。首先利用元素分析、1H-NM R及13CNM R、GPC分子量测定、FT-IR、XRD及SEM对沥青质的分子结构参数、官能团、晶体结构及表面形貌进行了分析研究。结果表明,该沥青质芳环侧链中长链部分较少且支链化程度较高,并以甲基、乙基、丙基结构为主,其芳香度fA高达0.57,芳环缩合程度及芳香片层结构较大,且芳香环系同时存在迫位缩合和渺位缩合的结构,已经形成连接致密的高芳香度结构。鉴于沥青质结构的复杂性,考察了其含量对临氢热反应过程的影响,结果表明,随着沥青质含量的增加,渣油的转化率逐渐增加,当沥青质含量超过5.12%时,其转化率的增加以快速生成焦炭为代价。另外,渣油中长链脂碳含量f3C与轻质油收率存在一定规律性,即随着f3C增加,轻质油收率先增加后趋于平缓,而残炭值、芳香度fA与焦炭收率表现出良好的线性关系。     

催化油浆预加氢及中间馏分与高沸点馏分共炭化实验研究

采用缓和预加氢对某催化油浆(SO)进行稳定化处理，通过多种分析表征对加氢前后SO的结构组成、热稳定性、蒸馏收率和于蒸馏过程中的生焦行为进行研究，并对加氢后SO(HSO)中间馏分(350-500℃)和高沸点馏分(500-550℃)的炭化性能以及两者的共炭化性能进行考察。结果表明，HSO的环烷烃和氢化芳烃含量增多，而不稳定组分烯烃含量显著降低，由2.71%降低为0.97%。由此，HSO的热稳定性显著增强，并且其中间馏分和高沸点馏分的蒸馏收率较SO分别提高了25.8%和23.1%。更为重要的是，HSO蒸馏过程中无明显生焦现象。炭化实验结果表明，HSO中间馏分所得焦炭的光学纹理结构最优，为广域流线型，CTE值最低，为2.25×10^-6℃^-1。HSO高沸点馏分炭化性能相对较差，而与中间馏分共炭化可以显著改善其炭化性能。当高沸点馏分与中间馏分调配质量比例不高于2∶1时，组合馏分所得焦炭为广域流线型结构，CTE值低于2.30×10^-6℃^-1。     

双亲催化剂作用超稠油水热裂解降黏机理研究

合成双亲催化剂,200℃与超稠油反应后,降黏率达96.26%。通过气相色谱仪、元素分析仪、分子量测定仪、红外光谱仪及核磁共振波谱仪对反应前后稠油的物化性质进行分析。结果表明,反应后稠油胶质与沥青质含量减小,稠油分子量下降,沥青质分子量降低幅度最大;稠油及其重质组分的氢碳原子比增加,硫的含量减小。稠油发生水热裂解反应的同时,存在沥青质的聚合反应,沥青质的裂解在降黏反应中起到了关键的作用;双亲催化剂促进了水热裂解反应,同时抑制了聚合反应;双亲型催化降黏剂携带的具有活性催化功能的离子协同高温水作用于分子中的C-S、C-N、C-O、C-C及C=S、C=O、C=N、C=S等键,使其发生系列链的断裂、加氢、开环、成环、脱硫等反应,促进了稠油黏度的降低,稠油及其重质组分的氢碳原子比增加,稠油的品质得到一定程度的改善。     

超声波处理对渣油加氢过程的影响

对四种减压渣油的超声波处理前后渣油加氢反应产物分布研究表明,超声波处理后渣油加氢反应的焦炭和>500℃残渣油收率降低,气体、汽油、柴油和VGO收率提高,轻油产率提高6~10个百分点,渣油转化率增大,轻质化性能明显增强;不同渣油经超声波处理后的加氢反应性能改变不同;利用超声波处理后渣油加氢的虹吸作用模型,从宏观层次解释了超声波改善渣油加氢效果的原因;超声波处理后杂原子的脱除效果均有不同程度的提高,尤其是对金属钒的脱除影响最为明显。超声波处理后加氢残渣油的饱和分和沥青质含量增加,芳香分和胶质的含量减少。     

胜利超稠油的乳化降黏机理研究

研究了胜利油田滨南超稠油单56-4X4高黏的内在原因。油品性质分析结果表明,影响其高黏度的主要因素有两个:胶质、沥青质的总含量超过30%;有机杂原子O、N、S及过渡金属Ni等形成的配位络合物增加了沥青质分子的内聚力。实验筛选出的降黏剂OP-10对该超稠油降黏率高达99.59%。通过FT-IR、SEM、分子量和偶极矩等分析对比了降黏剂作用前后胶质、沥青质的结构性质变化,结果表明,OP-10使胶质、沥青质的氢键缔合作用减弱,部分拆散沥青质的堆积结构,从而使胶质、沥青质的分子量和偶极矩减小,分析得到降黏剂分子能渗透及分散胶质、沥青质的堆砌聚集体。偏光显微镜对乳状液及蜡晶微观形态的分析表明,降黏剂OP-10使超稠油乳状液由W/O型反相为O/W型而起到降黏作用;使蜡晶的聚集形态由细小均匀转变为尺寸较大的絮凝体,破坏蜡晶的三维网络结构,促进稠油黏度的下降。     

纳米Ni催化剂在超稠油水热裂解降黏中的应用研究

采用甲基环己烷水正辛醇AEO9形成的微乳液体系制备纳米金属Ni催化剂,并利用该催化剂催化辽河超稠油的水热裂解反应。研究结果表明, 280℃时纳米金属Ni能够促进超稠油的水热裂解反应。与原超稠油相比,反应后样品的硫质量分数由0.45%降到0.23%,胶质、沥青质质量分数分别降低了15.83%、15.33%;GC-MS分析结果表明,甲基环己烷在改质过程中能够脱氢生成甲苯;C、H元素分析结果表明,反应后样品中胶质、沥青质的H/C原子比增加,说明从甲基环己烷上脱下的氢能够转移到超稠油中。表面活性剂AEO9、水和油,在改质结束后的降温过程中,形成了稳定的油包水型乳液,起到乳化降黏作用;而添加的甲基环己烷、正辛醇均能起到稀释降黏作用;在上述降黏作用的协同影响下,反应后样品50℃时的黏度由原来的139800mPa·s降至2400mPa·s,由此表明,纳米Ni催化剂对辽河超稠油水热裂解降黏的催化效果显著。     

玉门稠油组分特征及其对结蜡行为的影响

为了研究稠油不同组分的特征及其相互作用,利用柱层色谱分离法、傅里叶红外光谱、差示扫描量热法（DSC）和偏光显微分析等表征方法及手段,对采自玉门油田的稠油样品进行了组分分离、分析,并对饱和烃组分结蜡行为的影响进行了研究。结果表明,稠油各组分相互作用可以有效抑制蜡晶的析出。饱和烃组分（A₁）中分别加入其他不同极性组分后,其结蜡行为与原油原始状态差异较大;A₁的析蜡点、析蜡峰温和析蜡量均有所降低。偏光显微分析发现胶质沥青质组分使A₁冷却结晶时的蜡晶颗粒数增多,尺寸相对减小,可以减弱蜡晶之间的联结强度,削弱蜡晶缔合而形成大块蜡晶聚集体的倾向。     

煤直接液化残渣的热解特性研究

利用热重、固定床热解和红外光谱技术研究煤直接液化残渣的热解特性及热解产物分布、组成和性质,考察了热解回收油品的适用条件。结果表明,450℃~500℃下神华煤液化残渣(SHR)和胜利煤液化残渣(SLR)热解油产率分别约为32%和20%,450℃后升高温度对油产率影响不大,但会使热解油中沥青烯(A)含量增加。SHR的热解油主要是己烷可溶物组分(HS),与SHR中HS结构相似。但SLR的热解油中A组分含量接近50%。SHR中的HS组分在热解时的聚合并不明显;而SLR中的HS组分在热解过程中伴随明显的聚合,导致热解油中含有大量的沥青烯。在400℃~500℃,两种残渣中A均有向热解油转化的趋势,而且SLR中A组分表现出了较大的逸出能力。但从热解产物组成分布分析,A的逸出还是少量的,一部分分解产生油品,一部分与前沥青烯和四氢呋喃不溶物(THFIS)一起形成了半焦。     

Thermal kinetics study of light oil oxidation using TG/DTG techniques

In this study, the oxidation behavior of crude oils in the presence and absence of rock cuttings was investigated by thermogravimetry/derivative thermogravimetry (TG/DTG) techniques. Prior to these tests, the composition of cuttings and properties of crude oils were analyzed. Three obvious reaction regions were observed from the TG/DTG curves which are recognized as low-temperature oxidation (LTO), fuel deposition (FD), and high-temperature oxidation. The effects of light components (C_7–15), heavy fractions (asphaltene, paraffin, resin), and cutting on oil oxidation behavior were analyzed. Kinetic analysis of crude oils and oil + cutting mixtures was performed by Arrhenius method, and the data were analyzed at last. Results show that high content C_7–15 hydrocarbons can provide negative effect on the LTO behavior of crude oil. On the contrary, the high content unsaturated heavy hydrocarbons including asphaltene, paraffin, and resin are benefit for the oxidation performance. In addition, a shortened FD stage and higher peak temperature in LTO region are observed by addition of cutting. Cutting especially clay in it plays an active role of catalyzing in oil oxidation reaction.     

超声波辅助稠油层内催化水热裂解实验研究

将超声波应用到稠油催化水热裂解实验中,研究了超声波辅助催化水热裂解对胜利油田孤东稠油物化性质的影响。结果表明,超声波辅助作用下稠油的降黏率达到86.2%,与催化水热裂解相比,稠油的平均相对分子质量进一步减小,饱和烃和芳香烃组分含量增加,胶质和沥青质组分含量减少,稠油组分的氢碳原子比增加,杂原子含量减小。动态模拟实验中超声波辅助层内催化水热裂解效果显著,稠油采收率达到53.91%,降黏率达到80.5%。由此表明,超声波辅助催化水热裂解具有可行性,超声波与催化剂协同作用促进了水热裂解反应,一定程度上改善了稠油的品质。     

油藏矿物和化学剂强化稠油水热裂解降黏研究

采用大庆、辽河两种稠油,研究了油藏矿物、硫酸镍催化剂以及四氢萘供氢剂对其水热裂解反应的影响。结果表明,与单纯水热裂解相比,油藏矿物的加入能使两种稠油的平均相对分子质量减小,饱和烃和芳香烃组分含量增加,胶质和沥青质组分含量减少,稠油的降黏率分别从7.41%和12.95%增加到16.05%和25.29%,油藏矿物对稠油水热裂解反应具有催化作用;将硫酸镍和四氢萘加入反应体系后,稠油平均相对分子质量进一步降低,族组分中饱和烃和芳香烃进一步增加,胶质和沥青质组分进一步减少,稠油黏度明显降低,降黏率可高达84.39%。