重质油国家重点实验室专刊:重质油化学

密度或黏度较大的天然石油或常规石油中的重质组分在石油工业界通常被称为＂重质油＂.重质油是未来世界石油能源的主要来源之一,也是非常重要的化工资源,高效利用重质油是国家石油资源发展战略的重要方向.重质油国家重点实验室是一个以重质油加工利用为主要研究内容的国家重点实验室.

建设重质油加工国家重点实验室的初步体会

根据我国科技发展方针,做好科学技术的储备,加强基础和应用基础研究,促进新技术领域的探探索,培养和稳定优秀科技人才,国家决定有重点、有步骤地建设和装备一批国家重点实验室,使其逐步发展成为能代表国家学术水平、实验水平和管理水平的实验研究基地、人才培养基地和学术活动中心。

提高国家重点实验室仪器设备利用率的探索与实践

以重质油国家重点实验室仪器分析室为实例，探讨了影响仪器使用率的几个关键因素。实践表明，在运行机制上，应重视实行“开放、流动、联合”的方针；在仪器的使用和维护方面，应重视仪器分析人员的聘任和培养；在经费保障上，建立分析测试开放基金，是提高仪器设备利用率的重要基础。

发挥国家重点实验室的作用 促进科技发展

实验室基本情况 石油大学重质油加工国家重点实验室是中国石油天然气集团公司唯一的完整的国家级重点实验室。该室于1989年6月经国家计委和世界银行批准立项,1991年6月开始实施。经四年建设,于1995年10月通过国家验收,于1998年5月通过了国家教委的评估,并将于今年接受国家正式评估。

建构主义教学观在重质油改质研究型实验改革的应用

本文介绍《石油化学》课的重质油改质研究型实验课程在创新人才培养过程中的教学改革,将建构主义教学观的教学理念运用到本科生的实践教学中,引进贴近科研方向的实验设计方案,进行教学与科研相结合的研究型实验教学实践探索。

重质油梯级分离新工艺的工程基础研究

利用自行开发的重质油超临界精密分离新方法对国内外多种重质油进行分析,结果表明重质油超临界精细分离窄馏分的重要物理和化学性质随溶解度(分离收率)的增加而变化,通过萃取可以使重质油中的重金属、沥青质等浓缩在萃取残渣中,而萃取馏分性质得到明显改善,据此提出了'重质油梯级分离'新工艺。为此在1kg.h-1及10kg.h-1连续式溶剂梯级分离实验装置上,以戊烷C5为溶剂,进行了大港减渣及辽河减渣的深度梯级分离脱除残渣的实验室研究和中试研究,考察了溶剂比、温度、压力等因素对脱残渣油收率和性质的影响规律。得到了超临界萃取的优化工艺参数:萃取温度160～170℃,一、二段温差5～15℃;萃取压力4.0～5.0MPa;溶剂比4.0～4.5(质量比)。确定了合适的超临界回收条件:温度200～220℃,压力4.0～4.5MPa,可使溶剂和油得到有效的分离。根据萃取塔底所处的温度、压力条件及物料组成,创造性地提出了利用超临界条件下喷雾造粒技术,实现了硬沥青喷雾造粒并与萃取过程的耦合,并对硬沥青颗粒流化与输送性能进行了研究。研究结果为'重质油梯级分离'新工艺的工业放大奠定了工程基础。

煤焦油重组分沥青质性质分析及对加氢裂化生焦影响的推测

从中/低温煤焦油中切取重组分,提取了重组分C7-沥青质,并以此重组分为原料进行了高压釜加氢实验,通过1H-NMR、XRD、FT-IR、SEM、元素分析和相对分子量测定等手段对重组分沥青质结构参数、官能团、表观形态等方面进行了分析,并将其与加氢过程中生焦情况进行了关联。结果表明,C7-沥青质基本结构单元以稠环芳烃为中心,周围分布少而短的侧链,侧链以小于3个碳的短直链正构烷基为主,相对分子量小,芳香片层没有堆积结构。O是该沥青质中氢键主要来源,大多分布在环氧烷烃和醚类结构中,外围的O数量低,分子间氢键更难形成,结构单元之间缔合性弱,沉积聚合慢而均匀。沥青质中短侧链不易断裂,在反应过程中产生的稠环芳烃自由基少,缩合能力小,使该馏分油生焦能力低,具有较高的加氢潜质。

离子液体用于催化裂化汽油烷基化脱硫的实验室研究

将离子液体用于催化裂化汽油烷基化脱硫实验,考察了不同阳离子、阴离子、阴阳离子比例对催化裂化汽油脱硫率的影响。研究结果表明,在离子液体作用下,FCC汽油中噻吩类硫化物与烯烃发生烷基化反应,生成了沸点更高的烷基化产物。由于叔胺盐阳离子在具有Lewis酸性的同时还有Br(?)nsted酸性,由它形成的离子液体酸性较强。与CuCl、SnCl_2相比,由AlCl_3提供阴离子合成的离子液体的酸性最强,更适合做烷基化催化剂。由AlCl_3与Et_3NHCl按摩尔比为2:1合成的离子液体作用于FCC汽油,脱硫率在70%以上,汽油收率在95%以上,辛烷值基本无变化。

重质油宏观尺寸表征的初步研究

列举了几种表征重质油宏观尺寸的方法，阐述了特性粘度法确定重质油宏观尺寸的基本原理。利用超临界流体萃取精密分馏技术（ＳＣＦＥ）从沙特轻质原油的减渣中切取了１４个窄馏分，实验测定了编号为双数的ＳＣＦＥ窄馏分的平均相对分子质量（ＶＰＯ法）和特性粘度，得到的平均相对分子质量为６５９～８６３的七个窄馏分的平均等效球体，分子直径为１．３～１．５ｎｍ。

重质油窄馏分的HDS和HDN反应动力学特性

用破碎的工业加氢裂化催化剂 Ni-Mo/Al2 O3 ,在 1 0 0 ml的高压反应釜内 ,对 3种不同渣油的超临界流体萃取分馏的窄馏分进行加氢处理 ,建立了釜式反应器内渣油催化加氢脱硫和加氢脱氮反应的扩散 -反应动力学模型 。

煤与FCC油浆共处理重质产物对道路沥青改性作用的评价

依据美国ASTM D5710-95和英国BSI BS 3690对Trinidad湖沥青(TLA)的评价标准,以及中华人民共和国行业标准JTG F40-2004《公路改性沥青路面施工技术规范》对改性沥青混合料和SBS类(I类)改性沥青储存稳定性的技术要求,对比同样试验条件下TLA改性沥青的特性,评价了煤与FCC油浆共处理所得重质产物对道路石油沥青的改性作用。结果表明,在400℃、10 MPa H2压力条件下所得的重质产物(CSA)对试验用90#基质沥青的改性作用与TLA的改性作用相似,满足上述各标准的指标要求;CSA改性沥青的混合料具有较高的极限拉伸应变值,即具有较好的弯曲性能,显示了更加优良的低温抗裂性能。

重质油炼化污水生化处理出水的污染特征分析

将傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)与气相色谱-质谱(GC-MS)结合,实现了对有机污染物微观组成的全分析,在此基础上形成了炼化污水水质剖析方法。对重质油炼化污水系统生化工艺出水进行污染物组成分析发现,其有机负荷基本由难降解的大分子极性有机污染物构成,不可生物降解的非极性大分子烷烃类也有一定贡献。极性有机污染物总数量达到376种,Ox、NxOx与SxOx是主要类型;推测为有机酸类、酯类与杂环化合物,分子结构复杂且不饱和,普遍带有芳香环、稠环以及杂环。含N杂环化合物还与硝酸盐氮一起构成了高浓度的总氮。根据生化工艺出水的污染特性,优化生化工艺的COD降解与脱氮效能,并利用臭氧催化氧化技术深度处理,将有助于实现全面达标排放。

重质高酸原油酯化脱酸催化剂的研究

高酸原油的加工是炼油厂面临的一大难题。笔者开发了一种用于高酸原油酯化脱酸的固定床酯化催化剂,使高酸原油中的环烷酸与甲醇反应生成环烷酸甲酯以降低原油的酸值和腐蚀性。结果表明,SnO是催化酯化脱酸催化剂的有效活性组分,适当增大催化剂的孔径可提高原油的酯化脱酸率。该催化剂应用于中海绥中36-1高酸原油,可有效降低原油的酸值,在反应温度300℃、醇/油质量比0.02,体积空速1.0 h-1时,可使原油的酸值由2.8 mgKOH/g降低到0.34 mgKOH/g,能够满足炼油厂加工的需要。

重质油悬浮床加氢技术新进展

综述了重质油悬浮床加氢工艺的最新进展,并对分散型催化剂的开发进展进行了系统的总结。重质油悬浮床加氢催化剂经历了非均相固体粉末催化剂和均相分散型催化剂两个过程,均相分散型催化剂又分为水溶性分散型催化剂和油溶性分散型催化剂两类。非均相固体粉末催化剂催化活性较低,而且致使尾油中含有大量的固体颗粒,处理和利用困难较大。分散型催化剂分散度较高,比表面积大,催化活性高,性能优越,是一种较为理想的催化剂。简要介绍了中国石油天然气股份有限公司和中国石油大学联合开发的新型重油悬浮床加氢技术。

原油减压渣油馏分的油-水界面性质I.伊朗重质减渣馏分的油-水界面张力

采用超临界萃取分离技术对伊朗重质减压渣油按相对分子质量进行了分割。所得伊朗重质减渣馏分按馏分的先后 ,其平均相对分子质量逐渐增大 ,H/C原子比逐渐下降 ,芳香共轭成分含量逐渐升高。对各减渣馏分的油 水界面张力研究表明 ,伊朗重质减渣馏分具有高的界面活性 ,随着减渣馏分在油相中质量分数的增大 ,油 水界面张力显著下降。通过改变减渣馏分的界面吸附状态和吸附量 ,油相组成、水相中盐的含量及 pH值的变化会影响油

原油减压渣油馏分的油水界面性质 Ⅷ.伊朗重质减渣馏分油水界面膜的扩张粘弹性

采用 L B 法考察了伊朗重质减渣馏分油 水界面膜的扩张粘弹性。结果表明, 伊朗重质油减渣馏分的扩张粘弹性随馏分的增重以及扩张频率的增大而递变。随着馏分的增重, 扩张模量、扩张弹性、扩张粘度增加,相角减小。随着扩张频率的增大, 扩张模量、扩张弹性增加, 扩张粘度、相角减小。轻馏分界面膜可压缩性好, 缓冲作用强, 扩张粘弹性参数随扩张频率及馏分的递变幅度小; 重馏分界面膜刚性强, 扩张粘弹性参数随扩张频率及馏分的递变幅度大。

重油加氢催化剂用于中/低温煤焦油加氢改质的中试研究

在3×400 mL固定床加氢中试装置上评价了重油固定床加氢催化剂(包括重油加氢保护剂、重油加氢精制催化剂和芳烃饱和催化剂)用于中/低温煤焦油加氢改质的效果。中试条件为:原料体积空速0.8 h-1(按加氢精制催化剂计算),反应压力12.0 MPa和13.5 MPa,氢油比1 200∶1,保护剂床层平均反应温度270℃,精制催化剂床层平均反应温度350℃,芳烃饱和催化剂床层平均反应温度360℃,在2个操作压力下各运转120 h。结果表明:提高煤焦油加氢改质反应压力,有利于杂原子的脱除。煤焦油经过加氢改质后,残炭、杂原子、芳烃含量大大降低,各馏分产品性质明显改善。产物中石脑油馏分含量增加,芳烃潜含量高,可作为优质的催化重整原料;柴油馏分含量基本不变,硫、氮含量低,凝点低,可作为优质的柴油调合组分;蜡油馏分含量明显降低,残炭和金属含量少,可作为优质的催化裂化原料。上述结果表明将重油固定床加氢催化剂用于煤焦油加氢改质在技术上是可行的。

预测复杂高沸点重质油馏分平均沸点的基团贡献法

采用超临界流体萃取分馏技术 ,在较低温度下 (<2 5 0℃ )将重质油分离成多个窄馏分 ,结合物性及1H NMR、13 C NMR分析确定其化学结构 ,构建重质油馏分的等价分子模型 ,并采用高温模拟蒸馏测定馏分的平均沸点至 95 0K .以Rarey提出的预测纯化合物的基团贡献沸点新方法为基础 ,依据重质油馏分结构参数确定了 12种基团类型 ,原模型基团贡献值保持不变 .用原模型预测俄罗斯渣油馏分沸点 ,与C50 以下的馏分沸点实验值有较好的一致性 ,但对更重馏分误差大 .对原模型沸点与总原子数的变化关系进行了修正 ,修正模型对两种不同基属原油的常压渣油和减压渣油馏分的沸点预测与实验值的平均误差为 1 4 % ,同时能较准确估算高沸点正构烷烃的沸点 ,进一步验证了重质油馏分结构模型的合理性 .结合改进的基团贡献法和超临界流体萃取分馏技术 ,可将重质油沸点预测延伸到 10 5 0K ,碳原子数范围扩展到 10 0个碳原子 。

基质与分子筛的协同作用及重油分子裂化历程研究

在固定床反应器上,以磷酸改性的含氧化铝高岭土材料为基质,以ReUSY为分子筛组分,通过基质与分子筛分层填装以及部分机械混合的方式,考察不同装填顺序及混合程度对产品分布的影响,研究了催化裂化催化剂基质与分子筛之间的相互作用以及重油分子裂化反应历程。试验结果表明:基质对于重油大分子存在预裂化作用,重油分子首先与基质接触时,其转化率以及总液体收率均高于先经过分子筛体系;分子筛与基质各自所具备的特点均无法有效促使重油分子转化,当二者相互混合、共同作用于重油裂化时,目的产物收率明显增多且氢的分配也更为合理,说明基质与分子筛表面活性位存在良好的协同关系;基质及分子筛表面发生的重油裂化反应以经典裂化机理为主,但存在质子裂化路径。

重质油超临界流体萃取分离窄馏分的分子模型

根据大庆减压渣油超临界流体萃取分离窄馏分的分子结构参数,在保证侧链数和平均侧链长度不变的前提下,分别构建了一系列具有相同侧链长度但侧链分布不同的分子和具有相同侧链分布但侧链长度各异的分子。利用分子力学法和分子动力学法对这些可能的分子结构进行了模拟计算,得到了全局能量最低的分子结构三维构象。对这些三维分子结构及其与全局最低能量的关系进行了分析,分别提出了定量描述不同侧链分布结构和不同侧链长度结构与分子能量关系的侧链分布因数和侧链长度因数。这两个因数与相应的分子最低总能量呈良好的线性关系。根据分子能量越低结构越稳定及分子结构存在的可能性越大的原理,确定了存在的可能性最大的重质油平均分子侧链结构。