沙轻减压渣油临氮热反应样品中沥青质胶粒尺寸研究

摘要

随着世界石油资源的减少,重质油的热加工和催化加工工艺成为研究的热点,然而无论何种重油加工工艺,都面临生焦、结焦问题。当沥青质胶粒通过催化剂的孔隙,扩散到催化剂的活性位上,发生转化反应,就会明显抑制焦炭的生成,因此测定渣油沥青质胶粒的尺寸对于研究其扩散问题和催化工艺设计具有重要意义。
　　 本文以沙特轻质原油的减压渣油为热反应原料,考察了不同热反应时间液相产物的生焦性能、胶体稳定性和族组成变化,结果表明,随热反应时间的延长,由于渣油的四个组分不断进行相互转化,裂解和缩合两种作用同时存在;沥青质的胶溶情况决定了渣油体系胶体稳定性的好坏,而沥青质胶溶好坏的关键在于胶质组分和沥青质组分含量的比值。测定了渣油各组分的分子平均偶极矩和平均分子量,可以得出分子极性除与杂原子的含量有关外,还和Ni、Mg、V、Fe、Ca等金属元素的含量及杂原子的存在形态有关。利用小角X射线散射(SAXS)技术测量模型化合物PMMA粒径的相对误差为1.78％,测定了各残渣油中沥青质胶粒的尺寸,结果表明,热反应初期沥青质胶粒的尺寸逐渐减小,在29～21nm之间;在生焦诱导期内,其胶粒尺寸急剧增大,在热反应进行到150min时达到44nm;达到生焦诱导期后,沥青质胶粒尺寸变化较小,变化的范围为48～42nm。利用流体力学参数法求得的沥青质胶粒直径在30～50nm之间,与利用SAXS技术测得的沥青质胶粒直径是相似的。胶体体系环境的改变会对沥青质胶粒尺寸产生影响,测定了在甲苯溶液中沥青质胶粒的尺寸变化;随着沥青质甲苯溶液浓度的增加,沥青质胶粒的尺寸逐渐增大,呈现一定的线性关系:在甲苯溶液中沥青质胶粒的尺寸在7～22nm之间,均小于渣油中沥青质胶粒的尺寸。