渣油及其族组分在结焦过程中的自由基行为研究

摘要

如何降低渣油向轻质油转化过程中的生焦量是解决当今经济发展对能源需求的关键。因此了解渣油的化学组成和反应特性是非常必要的。虽然渣油组成复杂，但研究表明其相同的族组分结构相似。分离族组分采用正庚烷萃取，将安庆减压渣油和青岛减压渣油分为沥青质和可溶质。
　　考察这两组分在升温过程中的自由基浓度变化，发现沥青质中可检测到的自由基浓度大约为原始渣油的十倍。本文也考察了渣油和沥青质的结焦率和自由基浓度的关系，可以看出两种渣油中沥青质是结焦的前驱物，在选取的温度范围内，绝大多数沥青质生成积碳。而两种渣油的反应过程则有些不同，安庆渣油热反应后的产物自由基浓度较大而结焦率较低，青岛渣油则自由基浓度和结焦率都增加。在沥青质中加入不同比例的供氢溶剂-四氢萘都会显著降低产物的自由基浓度，产生更少的重质组分。在460℃下时，由于供氢溶剂的供氢量不足导致两种比例的供氢条件下自由基浓度变化出现显著差异。与安庆沥青质相比，青岛沥青质在加氢反应后检测到更高的稳定自由基浓度，这说明其存在更多难以通过加氢稳定的自由基结构。通过核磁分析得知，两种渣油和可溶质的结构相近，都含有较长的碳链结构，而沥青质的结构区别较大，青岛沥青质中有更多的芳香碳。
　　虽然沥青质是结焦的主要因素，但由于其在渣油中的百分含量较低，渣油的自由基浓度和变化规律与可溶质相接近。通过硅胶吸附柱用不同溶剂分离可溶质得到饱和分、芳香份和胶质。通过对它们在升温过程中的自由基浓度变化得知各族组分热反应的变化规律。检测到的自由基浓度可以用来定量的比较渣油及其族组分的重质化程度及生焦趋势。元素分析和核磁分析为各族组分的结构差异提供了有力证据。同时混合不同族组分考察了不同族组分之间的相互作用，研究发现族组分之间的相互作用可以促进或抑制积碳的生成。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．2 渣油加工过程中结焦研究

1．3 渣油族组分的研究

1．3．1 渣油四组分的结构

1．3．2 渣油四组分的生焦

1．3．3 渣油四组分的供氢

1．4 电子自旋共振

1．5 选题依据及研究内容

2．1．1 实验原料

2．1．2 实验仪器

2．2 样品制备

2．2．1 各组分的分离与混合样品制备

2．2．2 取样

2．3．2 ESR测试

2．3．3 渣油反应产物的定量

2．3．4 13C-NMR核磁分析

第三章 渣油及沥青质在升温过程中的自由基行为研究

3．1 引言

3．2 结果与讨论

3．2．1 渣油、沥青质与可溶质的升温过程中的自由基浓度变化

3．2．2 两种渣油和沥青质在升温过程中的结焦量

3．2．3 自由基浓度与结焦率的关系

3．2．4 稳定自由基生成模拟动力学

3．2．5 渣油、可溶质和沥青质的核磁分析

3．2．6 安庆和青岛沥青质加氢处理

3．3 本章结论

第四章 渣油四组分升温过程中的自由基行为研究

4．1 引言

4．2 结果与讨论

4．2．1 四组分元素分析与核磁分析

4．2．2 四组分的加热实验

4．2．3 可溶质三组分两两混合的热解

4．3 本章结论

第五章 结论与展望

5．1 论文总结

5．2 本文创新点

参考文献

致谢

作者及导师介绍