微泡沫的制备及其在重油悬浮床加氢催化剂分散上的应用

摘要

悬浮床加氢水溶性催化剂在分散方面存在诸多问题,需要开发新型的分散工艺。微泡沫——包括胶质气体泡沫(CGA)和胶质液体泡沫(CLA)——因其特殊的结构和性质在水溶性催化剂在分散方面有较好的应用前景。
　　 实验中,根据悬浮床加氢催化剂的分散要求对微泡沫发泡体系进行了筛选,并对微泡沫的制备条件进行了优化分析,通过光学显微镜及动态光散射仪等对其结构和性质进行了探讨。以辽河常渣和委内瑞拉常渣为原料对微泡沫分散催化剂的效果进行了光学显微镜观察和高压釜悬浮床加氢反应评价。
　　 针对悬浮床加氢水溶性催化剂分散过程中存在的问题,实验进行了纯水、单一及复配水溶性催化剂前体水溶液中CGA发泡体系的筛选及制备条件的优化分析,主要考察了发泡剂种类及浓度、金属离子种类及浓度、温度、搅拌速率、搅拌时间等对CGA泡沫量及稳定性的影响,研究发现:10℃、搅拌速率9000rpm、搅拌时间3min条件下在复配催化剂水溶液中CTAB(3.4 g/L)与SDS(1.1g/L)复配效果较好,制备的CGA泡沫量3850 mL/L,半衰期2140s；经光学显微镜观察其形状呈多层透明球状；经动态光散射仪测试,其粒径集中分布在10～100gm之间；体系中液晶相的产生有助于提高CGA稳定性。
　　 根据悬浮床加氢油溶性催化剂与水溶性催化剂的经验配比确定了CLA的制备方案,研究发现油水体积比(PVR)等于2时,所得产物呈咖啡色乳液状,可存储长达三个月之久,未见有明显的相分离发生,十分稳定。经光学显微镜观察其形状呈正多面体或球状；经动态光散射仪测试,其粒径集中分布在1～31μm之间；体系中液晶相的形成有助于CLA的稳定性的改善。
　　 通过光学显微观察发现以微泡沫形态加入到原料油中的催化剂分散效果明显好于剪切分散形式。经釜反应评定,与剪切分散分散方式相比,采用微泡沫分散催化剂的辽河常渣和委内瑞拉常渣油样,悬浮床加氢反应生焦率都有明显的降低；馏分油收率都有所增加。

目录

文摘

英文文摘

第一章 前言

1.1 悬浮床加氢工艺

1.1.1 悬浮床加氢工艺发展历程

1.1.2 悬浮床工艺的技术特点

1.1.3 悬浮床加氢反应机理

1.1.4 中国石油大学(华东)新型悬浮床加氢工艺

1.2 悬浮床加氢催化剂分散工艺

1.2.1 剪切分散工艺

1.2.2 撞击流分散工艺

1.2.3 雾化分散

1.2.4 三种工艺比较

1.3 微泡沫

1.3.1 微泡沫的发现及应用

1.3.2 CGA的结构和性质

1.3.3 CLA的结构和性质

1.3.4 发泡剂

1.4 论文研究的主要内容及创新点

第二章 胶质气体泡沫(CGA)的制备及性质表征

2.1 实验仪器和试剂

2.2 CGA的制备

2.2.1 CGA的制备装置

2.2.2 催化剂前体水溶液的配制

2.2.3 单一表面活性剂的发泡性能评价

2.2.4 复配表面活性剂的发泡性能评价

2.3 结果与讨论

2.3.1 单一表面活性剂的发泡性能

2.3.2 复配表面活性剂的发泡性能

2.4 CGA制备条件的优化

2.4.1 搅拌速率对泡沫量及半衰期的影响

2.4.2 搅拌时间对泡沫量及半衰期的影响

2.4.3 金属离子浓度对泡沫量及半衰期的影响

2.4.4 温度对CGA半衰期的影响

2.5 本章小结

第三章 胶质液体泡沫(CLA)的制备与性质表征

3.1 CLA的制备

3.1.1 实验试剂与仪器

3.1.2 CLA的制备

3.1.3 CLA的光学显微镜观察

3.1.4 CLA的粒径测试

3.2 结果与讨论

3.2.1 CLA的粒径分布

3.2.2 CLA的形态与稳定性研究

3.3 本章小结

第四章 微泡沫在悬浮床加氢催化剂分散上的应用

4.1 实验原料和仪器

4.2 实验步骤

4.2.1 CGA对金属离子的富集作用测试

4.2.2 原料油与催化剂混合分散实验步骤

4.2.3 釜反应实验步骤

4.2.4 光学显微镜观察催化剂在渣油中的分散状况

4.3 CGA在悬浮床加氢催化剂分散上的应用

4.4 CLA在悬浮床加氢催化剂分散上的应用

4.5 微泡沫分散工艺应用前景展望

4.5 本章小结

结论

参考文献

致谢