Please wait a minute...

当期目录

    2022年 第38卷 第3期    刊出日期:2022-05-10
    上一期   
    特邀主编述评
    “烃资源评价加工与利用”专刊特邀主编述评
    李明丰
    2022, 38(3):  0-0. 
    摘要 ( 61 )   PDF (2011KB) ( 43 )  
    相关文章 | 计量指标

           碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革,能源行业的变革是我国实现“双碳”目标的关键。现阶段,我国能源行业正面临着安全高效利用烃资源、平衡烃资源有限性与社会发展矛盾、满足我国对于社会发展和绿色环保的双重需求等诸多严峻挑战。“双碳”目标的提出将有力促进我国能源结构、产业结构优化升级,加速推进能源产业转型发展进程,加快能源产业由“资源主导”向“技术主导”转变,技术进步和创新将成为实现“双碳”目标的关键驱动力和必然选择。立足新发展阶段,科研院所和企业需超前部署,协同创新,根据我国能源分布和特点,着力以关键核心技术创新提高烃资源利用效率和推动产品转型升级,以强化碳减排技术创新提升企业核心竞争力。

           2021924日-26日,由中国化工学会烃资源评价加工与利用专业委员会组织、中国石化石油化工科学研究院承办的2021中国化工学会年会第 25 分论坛“烃资源评价加工与利用”在沈阳成功举办,来自我国烃资源领域的66名专家、学者及企业代表参加会议。与会代表围绕“提升创新能力,聚焦转型发展,实现烃资源高效、洁净、高端利用”的主题,针对烃资源行业面临的挑战与机遇,重点分享交流了“双碳”目标下我国能源化工行业在氢能发展、生物质利用、炼油向化工转型、组分炼油、数字化转型等方面的新工艺、新技术、新材料和新标准进展。同时,对炼化企业节能降碳、关键技术布局、低碳技术评价体系建设以及碳中和概念炼油厂展望等议题深入交流学术心得,商讨建议对策。

          目前,烃资源相关企业面临的挑战主要来自减碳压力以及市场导向转变导致的产品需求变化和产品质量持续升级。为了更好应对挑战,需要在以下方面加强技术研究:天然气、煤、生物质等各类烃资源的深入分析评价,烃资源到洁净燃料和高端化工产品的加工利用过程所涉及的催化材料、反应和工程、流程优化、分子模拟、仪器研发和应用,新方法和产品标准开发等。以上领域的研究将有力推动烃资源相关行业互融互促,促进产学研协同创新,这将对我国实现烃资源高效绿色利用具有十分积极且重要的意义。

          本次论坛共收到稿件百余篇,本专刊精选其中有代表性的高质量论文28篇,涉及“双碳”目标下炼化企业高质量发展路径、烃资源技术领域新方法和产品标准等主题报告4篇,烃资源高效清洁加工利用论文13篇,烃资源评价与分析表征论文11篇,基本覆盖了烃资源高效、洁净、高端利用等最新研究成果。该专刊可为相关领域的科研工作者及技术人员提供有价值的参考。本专刊出版过程中得到了很多专家学者的支持与帮助,在此致以衷心感谢!
    本期封面、目录及封底
    2022年第38卷第3期封面、目录及封底
    2022, 38(3):  1-1. 
    摘要 ( 24 )   PDF (7744KB) ( 32 )  
    相关文章 | 计量指标
    主题报告
    “双碳”背景下炼化企业高质量发展路径探讨
    李明丰, 吴昊, 沈宇, 褚阳, 于博
    2022, 38(3):  493-499.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2022.03.001
    摘要 ( 114 )   PDF (1555KB) ( 117 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    现阶段炼化行业面临的挑战主要来自减碳压力和因市场导向转变造成的炼油加工能力过剩、产品需求变化、原油价格波动以及产品质量要求不断提升。本文从产品质量、环保、炼油企业结构调整以及碳减排等方面提出了一系列解决方案,包括产品质量目标提升下的关键炼油技术,环保目标持续提升下的关键技术,炼油结构转型技术和持续节能减碳、降成本技术。其中炼油企业结构转型技术包括由生产成品油转向生产基本有机化工原料的技术和进一步提升产品价值的技术;持续节能降碳、降低成本的技术包括分子炼油(组分炼油)、废弃物循环利用等技术,以及基于碳足迹的流程优化技术和低碳技术评价体系建设。
    从高温煤焦油中分离缩合芳香族化合物的基础研究和技术开发
    魏贤勇, 宗志敏, 赵炜, 倪中海, 曹景沛, 樊星, 赵云鹏, 刘滋武, 彭耀丽, 梁静, 赵小燕, 陶雪钰, 亢玉红, 莫文龙, 丛兴顺, 王玉高, 刘中秋, 刘光辉, 郭宪厚, 麻志浩, 高华帅, 李佳昊, 陈逸峰, 闫卫卫, 蒋志杰, 余新柯
    2022, 38(3):  500-511.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2022.03.002
    摘要 ( 127 )   PDF (8936KB) ( 65 )  
    相关文章 | 计量指标
    高温煤焦油(High-temperature coal tar,简称HTCT)是以焦煤为主的烟煤在隔绝空气的条件下于1000 ℃左右热解得到的深褐色黏稠状液体,一般占原料煤质量的5%左右。HTCT的组成极其复杂,主要组分是缩合芳香族化合物,特别是缩合芳烃。缩合芳香族化合物用途广泛,是十分重要的有机化学品。作为纯品,缩合芳香族化合物的价格一般随着芳环缩合程度的增加而剧增;在相同环数的情况下,含杂原子(特别是含多个杂原子)的缩合芳香族化合物的价格远高于缩合芳烃的价格。由于HTCT组成的复杂性,从HTCT中分离出缩合芳香族化合物纯品面临极大的挑战。针对传统分离HTCT工艺存在的能耗大和分离效果差的问题,本研究团队开发了通过逐级萃取、加压梯度柱层析和分步结晶的逐级分离HTCT的技术,较详细地考察了分离过程中涉及的溶质、溶剂和固定相之间的作用力,从HTCT中成功地分离出一系列缩合芳香族化合物纯品;利用该技术,也可从煤的萃取物和热溶物中富集一系列有机化合物,包括缩合芳香族化合物。
    抗爆HSE功能材料在石油化工领域中的应用
    杨哲, 杨珂, 程庆利, 王全国
    2022, 38(3):  512-519.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2022.03.003
    摘要 ( 54 )   PDF (6663KB) ( 49 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    近几年频发的化学品爆炸事故常会对附近建筑物内的人员造成重大伤亡,为了降低爆炸事故的危害,亟需提升化工企业建筑物的抗爆能力。笔者简要介绍了金属基、混凝土基和高分子基3种类型抗爆HSE功能材料的特点。着重介绍了一种阻燃抗爆聚脲材料,通过结构型阻燃聚酯多元醇对聚脲进行阻燃改性。改性后的阻燃抗爆聚脲的燃烧性能达到B级,并且其力学性能保持较高,拉伸强度为27 MPa,断裂伸长率为320%;在气体爆炸实验中,抗爆聚脲涂层可抗1.16 MPa的爆炸超压。最后展望了抗爆HSE功能材料在石油化工行业中的作用及发展前景。
    石油蜡类产品标准现状及发展趋势
    王诗语 凌凤香 王少军
    2022, 38(3):  520-527.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2022.03.004
    摘要 ( 46 )   PDF (2723KB) ( 62 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    中国石蜡资源丰富,是石蜡产品生产和出口的大国。通过数十年的发展,已建立了较为全面的石油蜡产品标准体系。介绍了中国石油蜡类产品的标准体系建设情况,详细阐述了液体石蜡、石蜡、微晶蜡、凡士林、特种蜡及白油等产品标准的发展历程和标准的关键技术指标内容。中国的石油蜡类产品标准建设较为完善,已形成了6大类石油蜡类产品的标准体系,可基本满足当前产业发展需要。今后将按照石蜡产业的发展需求加强特种石油蜡类产品的标准化建设工作,为石蜡产业更快更好发展夯实基础。
    烃资源高效清洁加工利用
    新的多任务预测优化模型损失函数及其在蜡油加氢催化剂评价中的应用
    田旺, 秦康, 李明丰, 胡元冲, 梁家林, 褚小立
    2022, 38(3):  528-534.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2022.03.005
    摘要 ( 58 )   PDF (3685KB) ( 76 )  
    相关文章 | 计量指标
    建立蜡油加氢中试模型,预测加氢蜡油中硫、氮含量,一直是工艺研发人员的需求。为实现这一目标,笔者基于深度学习框架,建立了蜡油加氢4种不同催化剂的数据驱动模型,该模型可同时预测产品的硫、氮含量。传统的深度学习框架训练多任务模型时,其损失函数简单表示为各任务损失函数求和后再平均,由于该方式未考虑各任务优化时的梯度冲突,其结果通常不理想。为解决这一问题,根据硫、氮任务的数据分布特点,赋予硫、氮损失函数不同的权重,缩小二者梯度的差异。仿真结果表明:同时预测加氢蜡油中硫、氮含量(质量分数)的平均绝对误差分别从125.36和45.95μg/g降低至49.89和38.62μg/g,平均相对误差分别从32.6%和13.4%降低至9.98%和9.59%,新构建的损失函数基本解决了同时预测硫、氮任务时,预测误差不平衡的问题,能满足实际应用的要求。
    沥青质组分轻质化转化的分子结构基础探索
    蔡新恒, 董明, 侯焕娣, 王威, 李吉广, 张智华, 任强, 龙军
    2022, 38(3):  535-543.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2022.03.006
    摘要 ( 103 )   PDF (5521KB) ( 286 )  
    相关文章 | 计量指标
    渣油资源高效轻质化转化为轻、中质馏分原料,化工轻油,甚至直接产化学品,是提高渣油资源利用率的重要途径。渣油及沥青质组分的轻质化转化,实质是要大幅降低渣油的馏程范围使其从重变轻,以及降低沥青质沉淀析出倾向使体系相容性提高。研究发现,降芳环反应无论是对降低原料分子的沸点还是对减少原料分子的聚集倾向都具有显著正向效果。基于此,对沥青质组分的多环芳烃体系开展分子表征。结果表明:所研究的减压渣油沥青质分子以孤岛型结构为主,含有多个噻吩环且噻吩环主要处在分子结构内部位置,而噻吩环位于结构外围位置及湾型的含硫沥青质分子相对较少。基于分子表征结果探讨比较不同结构类型沥青质分子的降芳环反应路径,提出具有桥键或内部杂环的沥青质分子(群岛型Ⅰ、群岛型Ⅱ、群岛型Ⅲ和孤岛型Ⅰ)通过断桥键及加氢脱内部杂环反应可大幅度降低芳环数,从而显著降低沸点和聚集活性,实现轻质化目标,并且需要的氢耗较低。
    甲醇与轻烃催化反应机理的原位红外光谱探索
    葛翔, 吴诗勇, 赵基钢, 程栖桐, 沈本贤
    2022, 38(3):  544-552.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2022.03.007
    摘要 ( 55 )   PDF (8353KB) ( 30 )  
    相关文章 | 计量指标
    通过原位漫反射红外光谱法对甲醇与轻烃(正己烷为模型化合物)单一进料和混合进料在催化剂HZSM-5上随温度变化的反应过程进行了考察。结果表明:甲醇单独进料的情况下,低于150 ℃低温时,甲醇以氢键缔合羟基的形式吸附在HZSM-5分子筛表面;当温度升至300 ℃时,甲醇、二甲醚开始脱去氧原子转化为烃类。正己烷单独进料的情况下,在200 ℃时,正己烷与分子筛羟基相互作用;当温度升到300 ℃时,五价碳正离子开始裂解。甲醇和正己烷混合进料的情况下,低于150 ℃时,甲醇以氢键缔合羟基的存在形式优先吸附于HZSM-5分子筛表面;在200 ℃时,正己烷与氢键缔合羟基相互作用形成碳正离子,改变了甲醇的反应途径,降低了正己烷发生反应的活化能。
    不同硅/铝比La/ZSM-5分子筛对催化裂化轻汽油异构化/芳构化性能的影响
    宋绍彤, 李天舒, 鞠雅娜, 李阳, 吴培, 孙长宇, 段爱军
    2022, 38(3):  553-563.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2022.03.008
    摘要 ( 87 )   PDF (5580KB) ( 51 )  
    相关文章 | 计量指标
    分别以硅/铝摩尔比为40、200、300、400的ZSM-5分子筛为载体,以金属镧为活性组分,制备一系列催化裂化(FCC)轻汽油异构化/芳构化催化剂,通过X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、27Al MAS NMR、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)、吡啶红外吸附(Py-FTIR)、扫描电镜(SEM)等手段对其进行表征。以FCC轻汽油为原料,研究了La/ZSM-5分子筛硅/铝摩尔比变化对异构化/芳构化反应性能的影响。结果表明:随着ZSM-5硅/铝摩尔比的增加,其酸强度逐渐降低,B酸与L酸酸量比值减小,芳烃产率呈现先增加后减少的趋势;当硅/铝摩尔比为200时,Brønsted(B)酸与Lewis(L)酸酸量比值最低,FCC轻汽油异构化/芳构化性能最高;在反应温度380 ℃、压力1.0 MPa、氢/油体积比100和体积空速1.0 h-1的条件下,La/ZSM-5 200分子筛催化剂作用下异构化/芳构化产品与反应原料相比,烯烃体积分数降低32.81百分点,异构烷烃体积分数增加18.24百分点,芳烃体积分数增加到5.97%,辛烷值降低5.38个单位,达成以芳构/异构反应为主的大幅度降烯烃的目标,为京Ⅵ(B)汽油标准的实施提供了技术支持。
    晶种诱导合成FER分子筛催化1-丁烯骨架异构化反应
    樊金龙, 徐亚荣, 陈蓝天, 龚涛, 许磊, 朱学栋
    2022, 38(3):  564-570.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2022.03.009
    摘要 ( 52 )   PDF (3767KB) ( 42 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    采用晶种诱导的方法,在无有机结构导向剂的条件下合成了高结晶度的FER分子筛,考察了晶种用量和晶化时间对分子筛结晶度的影响,并在较优条件下对合成的分子筛进行催化1-丁烯骨架异构化反应性能评价。结果表明:在初始投料摩尔比n(Na2O)∶n(Al2O3)∶n(SiO2)∶n(H2O)为0.18∶0.033∶1∶30、晶化温度为160 ℃的条件下,随着晶种加入量增加和晶化时间的延长,分子筛样品相对结晶度增加;在较优晶种添加质量分数为15%、晶化时间为72 h条件下,合成的分子筛相对晶种结晶度达100.1%。以最优条件下晶种合成分子筛为催化剂, 1-丁烯为原料,在反应温度350 ℃、质量空速2.0 h-1、常压的反应条件下,连续运行600 h,1-丁烯平均转化率大于38%,异丁烯平均选择性大于90%,催化剂反应活性和稳定性均良好。
    外导流管对旋风分离器流场的调控
    解凯, 王娟, 邹槊, 王江云, 毛羽
    2022, 38(3):  571-581.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2022.03.010
    摘要 ( 45 )   PDF (11263KB) ( 30 )  
    相关文章 | 计量指标
    采用雷诺应力模型(RSM)和离散相模型(DPM)对旋风分离器内的气-固两相流动进行了数值模拟计算,比较了带有不同外导流管的旋风分离器内流场、压降和分离效率,并探究了不同外导流管管径对旋风分离器内的流场调控及分离性能的影响。结果表明:外导流管可以改善旋风分离器内的二次涡分布,减小纵向环流的影响范围,降低二次涡间的协同作用,并抑制灰斗入口和料腿入口的二次流,从而提高分离效率;其中,带有H-E型外导流管的旋风分离器有效地提高了细小颗粒的分离效率,对粒径4 μm以下颗粒分离效率的提高可达10%以上;H-E型外导流管对入口气流进行分流,可以减小气流的旋流损失,使压降降低16.7%。此外,外导流管管径对H-O型旋风分离器分离性能影响较小,对H-E型旋风分离器分离性能影响较大。
    4种有机萃取剂萃取柴油中偏三甲苯的分离性能
    丁延, 孙宇航, 陈道启, 赵德明, 李进龙
    2022, 38(3):  582-591.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2022.03.011
    摘要 ( 35 )   PDF (3988KB) ( 30 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    以正癸烷模拟柴油中的烷烃,偏三甲苯模拟柴油中的芳烃,实验测定了303.15~343.15 K及常压下正癸烷+偏三甲苯+有机萃取剂液-液相平衡数据,借助分配系数和选择性系数,系统评价了环丁砜、二甲亚砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和N-甲酰吗啉(NFM)对偏三甲苯的萃取效果。结果表明:相同温度下,不同萃取剂对偏三甲苯的摩尔分配系数从大到小顺序为DMF、NFM、DMSO、环丁砜,选择性从大到小依次为环丁砜、DMSO、NFM、DMF。采用NRTL和UNIQUAC热力学模型成功关联了实验数据,获得了新的二元相互作用参数。借助片段活度系数类导体屏蔽(COSMO-SAC)模型预测了环丁砜、NFM和DMSO 3种萃取剂对偏三甲苯的脱除效果,预测结果与实验结果趋势基本一致。研究结果可为柴油脱重芳烃萃取剂筛选和过程设计提供基础数据和理论支撑。
    双椭圆锥段双场耦合破乳脱水装置分离特性及其结构优化
    龚海峰, 邱值, 彭烨, 余保, 廖治祥, 陈凌, 杨阳
    2022, 38(3):  592-610.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2022.03.012
    摘要 ( 105 )   PDF (13680KB) ( 40 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    石油化工、油田开采等领域对油水乳化液进行破乳脱水处理是一个关键的工艺环节,旋流装置的双锥段结构对内部流场和分离效率的影响显著。针对锥段区域,提出了一种新型双场耦合分离装置,该装置锥段为椭圆相切型结构。建立了双场耦合分离装置的数值仿真模型,研究了椭圆相切式结构对装置内部流场和分离效率的影响。此外,为了提高新型装置的分离效率,通过建立不同结构参数下椭圆相切型装置计算模型,并结合Box-Behnken因子设计和响应面法对装置结构进行优化。结果表明:椭圆相切型结构的分离性能比传统结构更好,约提高了5.98%;新型结构优化后,椭圆1的长轴a1、短轴b1和椭圆2的长轴a2的最佳取值分别为560、90和409.96 mm,在此条件下的双椭圆锥段双场耦合装置的脱水率约为96.23%。
    FCC沉降器结焦问题的研究进展
    王娟, 余海艳, 解凯, 徐皓晗, 王壮, 王江云, 毛羽
    2022, 38(3):  610-622.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2022.03.013
    摘要 ( 69 )   PDF (1314KB) ( 55 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    沉降器是催化裂化中油气与催化剂分离过程的重要设备。沉降器的结焦问题易导致非计划停工,严重影响催化裂化装置的长周期运行,因此抑制或减缓沉降器结焦成为该领域的研究热点之一。综述了国内外有关沉降器结焦问题的研究进展,以期为沉降器的优化操作提供参考。首先对沉降器结焦的部位及原因进行了分析,从化学反应角度分析了结焦的内因是反应油气中液相重组分的存在;从流场分布、压力分布、催化剂含量分布和温度分布解析结焦的外因。进而阐述了结焦物的基本特性,按照不同方法对结焦物进行了分类和特性的比较。其次,从化学反应过程和油剂流动、焦体沉积与增长过程两方面总结了结焦的机理,并总结了操作条件(原料性质、催化剂含量、反应温度、再生剂温度和油/剂比)和沉降器结构(粗旋与顶旋连接结构、快分系统)对结焦的影响规律。最后根据结焦机理和影响因素,从优选反应物和优化操作条件、优化沉降器结构2个方面提出了抑制或减缓结焦问题的具体措施。提高沉降器温度和降低油气分压可从操作条件方面降低结焦的可能性,优化粗旋与顶旋连接结构、优化快分系统、优化分离器入口结构和顶旋升气管结构等措施可以改善沉降器内流场分布,进而抑制结焦。
    甲烷对稠环芳烃加氢裂化反应的促进作用
    申志兵, 任朝阳, 付娆, 唐瑞源, 梁生荣, 张君涛, 陈一帆
    2022, 38(3):  623-631.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2022.03.014
    摘要 ( 50 )   PDF (4449KB) ( 33 )  
    相关文章 | 计量指标
    通过湿浸渍法制备负载型Zn-Ag/Hβ催化剂,采用XRD、SEM、XPS、Py-IR、NH3-TPD和N2吸附-脱附等手段进行表征。在稠环芳烃的加氢裂化反应过程引入甲烷,研究了甲烷对Zn-Ag/Hβ催化剂作用下稠环芳烃的加氢裂化反应过程的促进作用,并考察了甲烷引入比例、反应温度、反应压力等条件对稠环芳烃加氢反应萘转化率和苯、甲苯、二甲苯(BTX)等产物选择性的影响规律。结果表明:Zn-Ag/Hβ催化剂具有丰富的中强酸中心,负载金属Zn后分子筛存在Zn2+和进入分子筛晶体骨架的Zn物种,总酸量降低且Lewis/Brønsted(L/B)酸量比增加;在反应压力3.5 MPa、反应温度400 ℃、体积空速4 h-1、气/油体积比800、氢气和甲烷混合气氛的条件下,以萘为模型化合物在Zn-Ag/Hβ催化剂的作用下进行加氢裂化反应,萘转化率为99.82%,液体收率为80.88%;与氢气气氛下相比,BTX总选择性、苯、甲苯和二甲苯的选择性均显著提高。甲烷参与反应对提高BTX选择性和液相收率有利,促进了萘加氢裂化反应产物中含有甲基侧链产物的选择性,该研究结果为高效利用宝贵的重质油资源提供一个新的途径。
    镍卟啉加氢反应和扩散行为
    陈振涛, 蒋涛, 杨浩轩, 于佳欢, 赵洋, 刘雅欣, 赵芳钰, 徐春明
    2022, 38(3):  632-643.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2022.03.015
    摘要 ( 51 )   PDF (6976KB) ( 50 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    采用固定床加氢微型反应装置对八乙基镍卟啉(Ni-OEP)和四苯基镍卟啉(Ni-TPP)进行加氢实验,结合Orbitrap质谱获得了其二氢和四氢中间产物的结构信息,从而丰富了对镍卟啉加氢脱金属连续加氢反应历程的认识。基于反应动力学数据,发现Ni-OEP和Ni-TPP的表观与本征加氢反应均遵循拟一级动力学规律,催化剂NiMo/γ-Al2O3相对于NiMo/Zr-SBA-15表现出更高的加氢活性。尽管NiMo/γ-Al2O3催化剂具有较大的平均孔径,但无规则的孔道结构显著降低了镍卟啉的扩散系数,导致扩散对加氢脱镍(HDNi)反应的影响更加显著。因此,针对重油中与Ni-OEP和Ni-TPP结构相近的化合物,需要改善工业NiMo/γ-Al2O3基催化剂的贯穿性或者提高催化剂孔径,通过强化内扩散传质以实现其高效加氢转化。

    轧钢油泥与聚丙烯共热解特性及产物分布
    王江林, 林顺洪, 杨宇, 柏继松, 郭大江, 陈晔
    2022, 38(3):  644-652.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2022.03.016
    摘要 ( 49 )   PDF (1076KB) ( 43 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为探寻轧钢油泥与聚丙烯高质化利用的途径,采用热重分析仪和管式热解炉,研究了轧钢油泥与聚丙烯不同混合比例下的共热解行为及热解产物分布特性。结果表明:轧钢油泥与聚丙烯共热解过程中存在协同交互作用。随着聚丙烯掺混质量分数的增大,混合样品的活化能先减小后增大,但远低于两者线性叠加得到的理论计算值。此外,随着聚丙烯掺混质量分数的增大,一方面会减少气相和固相产物产率,增大液相产物产率;另一方面也会降低液相产物中重质组分和含氧组分的相对含量。当聚丙烯掺混质量分数为0.75时,相比于理论计算值,液相产物中C20~C30组分和含氧类组分相对含量实验值分别降低了9.68百分点和8.60百分点;同时聚丙烯的掺混促进了轧钢油泥中羰基的裂解,使CO和CO2产率实验值分别提高了7.18和4.86 mL/g。
    混沌脉宽调制电场激励油中液滴振动动力学特性分析
    彭烨, 张又于, 龚海峰, 廖治祥, 邱值, 余保
    2022, 38(3):  653-662.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2022.03.017
    摘要 ( 30 )   PDF (8569KB) ( 23 )  
    相关文章 | 计量指标
    常用的恒定脉冲电场进行破乳脱水处理过程中,由于乳化油中液滴粒径的动态变化导致了电场最佳破乳频率的不确定,使得电场破乳效果受到了影响,进而提出了运用混沌脉宽调制电场实现乳化油高效破乳处理。以油中单液滴为研究对象,建立了液滴混沌脉宽调制电场振动动力学模型,数值分析了液滴的振动特性。结果表明:电场频率对液滴振动产生了直接影响,当施加的电场频率等于或接近液滴共振频率时,液滴发生共振;当电场频率小于液滴共振频率一半时,液滴振动频率高于电场频率;反之,液滴振动频率与电场频率一致。此外,不同粒径的液滴在混沌脉宽调制电场中的振动响应均存在滞后现象,粒径越大,其响应滞后越明显,混沌振动程度也会随之降低。
    烃资源评价与分析表征
    适于生产大宗石油化工原料的原油优化选择
    王小伟, 章群丹, 田松柏
    2022, 38(3):  663-670.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2022.03.018
    摘要 ( 51 )   PDF (1404KB) ( 41 )  
    相关文章 | 计量指标
    原油特性与工艺路线相匹配是炼油厂最大化生产大宗石油化工原料的重要途径。针对典型原油加工路线,就适宜于生产大宗石油化工原料的世界主要油区原油进行了优化选择,结果表明:采用<350 ℃馏分收率和链烷烃含量2种性能比较原油直接裂解性能时,中东地区原油是生产乙烯的较理想原料。构建由链烷烃、一环环烷烃和一环芳烃组成的裂化指数,对减压馏分油的催化裂解性能进行比较,发现来自北非、亚太等地区的原油是生产丙烯同时兼顾芳烃的较好原料。针对以加氢裂化为核心工艺的多产芳烃加工路线,以残炭和金属含量对渣油加氢工艺进行优选,表明南美地区渣油需采用浆态床加氢工艺加工,中东地区渣油采用沸腾床加氢工艺加工较好,亚太、非洲地区渣油可采用固定床加氢工艺加工。
    青海原油分子组成特征及其常压渣油含氮化合物加氢转化规律
    张亚和, 赵愉生, 赵元生, 于双林, 姚远, 陈家岭, 李海栋, 霍达, 李晗, 史权
    2022, 38(3):  671-677.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2022.03.019
    摘要 ( 60 )   PDF (4019KB) ( 67 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    利用气相色谱和高分辨质谱等手段分析了格尔木炼油厂的青海原油、常压渣油及渣油加氢产物的分子组成,发现青海原油中的硫、氮化合物具有特殊的分子组成,解释了该原油生产的催化裂化汽油中硫含量异常偏高及其常压渣油加氢脱氮率低的化学机理:含硫化合物富含噻吩结构单元,催化裂化过程中小分子噻吩在汽油中实现富集;氮化物烷基侧链较长,形成较强的空间屏蔽,抑制了加氢过程中氮的脱除。常压渣油加氢实验结果表明:高温裂化反应有利于提高常压渣油中氮元素的脱除率;常压渣油加氢过程中具有高缩合度的小分子含氮化合物被优先脱除,缩合度高的大分子氮化物发生芳环加氢反应形成部分饱和的中性氮化物,但芳环加氢反应仅发生在与中性氮化物氮原子未直接共轭的芳环上。
    快速蒸馏法及其在原油酸值分布规律研究中的应用
    田松柏, 章群丹, 蔺玉贵, 王小伟, 刘颖荣
    2022, 38(3):  678-685.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2022.03.020
    摘要 ( 46 )   PDF (4175KB) ( 41 )  
    相关文章 | 计量指标
    原油和馏分的酸值(TAN)是反映其加工过程中腐蚀性的重要指标。传统的实沸点蒸馏(TBP)方法未考虑石油酸在原油蒸馏过程中的分解,得到的馏分酸值严重偏低,影响了对馏分腐蚀性的判断以及相应防腐措施的制订。为此开发了一种原油快速蒸馏(RD)仪,采用短分馏柱、高真空度、高蒸馏速率对原油进行分段蒸馏切割,有效避免了原油中石油酸的分解,使各馏分酸值的加权值达到了原油酸值的90%以上。在此基础上,研究了几种典型高酸原油酸值的分布规律,发现原油可馏出部分的酸值基本上都是随着沸点的升高而增高。另外,通过傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)分析表明,实沸点蒸馏过程中酸值降低的主要原因是大分子石油酸的分解,而与石油酸的类型相关性较小。
    离子淌度飞行时间质谱表征减压蜡油加氢脱氮过程中氮化物的变化
    高慧慧, 曹青, 修远, 王延飞, 史得军
    2022, 38(3):  686-694.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2022.03.021
    摘要 ( 23 )   PDF (4920KB) ( 17 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    用配备了电喷雾电离源(ESI)的离子淌度飞行时间质谱(IMS-TOF MS),对不同温度下加氢的大庆减三线蜡油(VGO)中的碱性氮化物和中性氮化物进行了表征,探讨了加氢脱氮过程中氮化物的转化机理。氮元素分析结果表明,反应温度更高的加氢产物脱氮程度更深,大庆VGO的中性氮含量高于碱性氮,经过轻度脱氮处理后会出现中性氮含量低于碱性氮的情况,但深度脱氮后2种氮化物的含量相当。质谱表征结果显示:加氢前大庆VGO的中性氮化物以苯并咔唑和二苯并咔唑类化合物为主,碱性氮化物以吡啶类化合物为主。在脱氮程度较浅的大庆VGO样品里,中性氮化物的含量有所下降,还出现了环胺类碱性氮化物,这部分环胺类化合物在深度脱氮的大庆VGO样品中明显减少,说明中性氮化物经加氢后先生成了环胺类碱性氮化物,再进一步被加氢去除。研究结果表明,无论是中性氮化物还是碱性氮化物,不饱和度更高以及侧链更短、更少的氮化物都更容易被加氢去除。
    实沸点蒸馏对2种高酸原油腐蚀性的影响及表征
    章群丹, 田松柏, 蔺玉贵, 刘颖荣
    2022, 38(3):  695-701.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2022.03.022
    摘要 ( 32 )   PDF (7885KB) ( 36 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    高酸原油经实沸点蒸馏后酸值会发生较大程度的损失,哪些类型的石油酸发生了损失及高酸原油腐蚀性是否同等降低却不得而知。针对这一问题,对2种典型高酸原油实沸点蒸馏前后的酸值和腐蚀性进行了考察,并对蒸馏前后高酸原油中的石油酸进行了质谱表征。结果表明:2种高酸原油实沸点蒸馏后液相腐蚀速率减小,而气相腐蚀速率明显增大,说明大分子石油酸分解成了沸点较低的小分子石油酸;2种高酸原油的气、液总腐蚀速率降低都远小于酸值的损失,说明分解生成的小分子石油酸的腐蚀性更强;2种高酸原油实沸点蒸馏前后石油酸的类型变化不大,但碳数分布变化明显,碳数越高的大分子石油酸分解越多。高酸原油的腐蚀性与酸值并非线性关系,石油酸的类型即脂肪酸和一环环烷酸含量可能是影响高酸原油腐蚀性的重要因素。
    焦化柴油氮化物组成分布及其在加氢转化过程中的分子选择性
    孙进, 张亚和, 郭蓉, 李硕凡, 李扬, 李晗, 史权
    2022, 38(3):  702-709.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2022.03.023
    摘要 ( 49 )   PDF (4277KB) ( 24 )  
    相关文章 | 计量指标
    采用气相色谱和电喷雾高分辨质谱深入分析焦化柴油及其窄馏分中氮化物分子组成,研究不同加氢脱氮条件下反应规律,揭示氮化物分布及加氢过程分子选择性,讨论脱氮反应机理。焦化柴油氮化物以吲哚类、咔唑类中性氮化物为主,其次为苯胺类、吡啶类、喹啉类碱性氮化物。随着馏分变重,总氮和碱性氮含量增加。在选定的基准加氢反应条件下,总氮、中性氮、碱性氮和总硫的脱除率均达到99%以上。通过升温、增压、降低体积空速等优化操作,可以达到更高的加氢脱氮和脱硫率。在加氢过程中,长烷基取代氮化物转化为短烷基取代氮化物,部分中性氮加氢转化为碱性氮。加氢产物中残余的氮化物主要为C2~C5烷基取代咔唑类;在加氢产物中检测到环烷胺类碱性氮化物中间体,证实了柴油加氢脱氮反应路径。
    Web近红外光谱原油快评技术开发与应用
    李敬岩, 褚小立, 刘丹, 董力军, 冯保杰, 许育鹏, 陈瀑
    2022, 38(3):  710-717.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2022.03.024
    摘要 ( 44 )   PDF (6906KB) ( 36 )  
    相关文章 | 计量指标
    开发了Web版原油快评软件,在软件构架层面,由原油快评系统用户应用模块、原油快评近红外光谱库管理模块、原油快评建模模块、原油快评模型库管理模块和用户管理模块构成。该软件实现了模型库的统一维护和统一发布、光谱数据库和评价数据库的统一管理,对现有的原油快评算法进行了升级,经过对升级算法的综合调试使用,可明显提高预测结果的计算速度和识别准确率。收录石化企业A、B常加工原油并分别建立了石化企业A、B原油近红外光谱数据库,将石化企业原油近红外光谱数据库与中国石化石油化工科学研究院原油近红外光谱数据库进行合并,建立快评分析模型,对常加工油种进行监测分析,结果表明近红外光谱快评结果较为准确。
    电感耦合等离子体质谱法测定石脑油中痕量元素
    王轲
    2022, 38(3):  718-723.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2022.03.025
    摘要 ( 33 )   PDF (801KB) ( 15 )  
    相关文章 | 计量指标
    对中国石化某炼油厂的石脑油样品进行有机溶剂稀释预处理,然后采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定石脑油样品中的砷、铅、铜、汞、锌、钠、钙、镁、铬、锰等元素含量,建立石脑油中痕量元素的分析方法。针对不同元素遇到的干扰不同,采用相应的分析方法以消除质谱干扰,采用合适的溶剂降低基体干扰,考察方法的精密度并进行实际石脑油样品的测定。结果表明:用商用PremiSolv ICP稀释剂将石脑油样品稀释10倍,同时采用含质量分数为10%己烷的稀释剂配制标准溶液,采用碰撞模式(KED)或反应模式(DRC)消除质谱干扰;石脑油中各元素重复性的相对标准偏差均小于5%,加标回收率在90%~110%之间。所建立的有机直接进样-电感耦合等离子体质谱法进行样品的分析快速、准确,适用于石脑油中多种痕量元素的同时测定。
    基于多重光散射的蜡油掺渣体系稳定性评价方法
    管秀鹏, 田松柏
    2022, 38(3):  724-728.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2022.03.026
    摘要 ( 22 )   PDF (1803KB) ( 19 )  
    相关文章 | 计量指标
    采用Turbiscan稳定性分析仪建立了蜡油掺渣体系稳定性的分析方法。选取3种不同基属的减压渣油分别按不同掺入量与蜡油混合,考察减压渣油种类和掺入量对蜡油掺渣体系稳定性的影响。结果表明:蜡油和减压渣油混合体系的不稳定性参数与渣油的种类和混合比例密切相关,表现为随着减压渣油掺入量的增加,掺渣蜡油样品的不稳定性指数呈先上升后下降的变化规律;减压渣油掺入量对混合体系不稳定性参数的影响结果与热重结焦分析数据的变化趋势相同,由此确定了蜡油掺渣体系稳定性的不稳定性参数阈值,进而为催化裂化工艺中进料前掺渣蜡油的混合比例选择提供数据支持。
    在线近红外光谱分析技术在润滑油加氢异构装置上的应用
    许育鹏, 刘 丹, 褚小立, 章群丹, 陈瀑, 吴梅
    2022, 38(3):  729-738.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2022.03.027
    摘要 ( 45 )   PDF (3227KB) ( 34 )  
    相关文章 | 计量指标
    基于大量有代表性的样本,采集其近红外光谱,结合化学计量学方法建立了预测加氢裂化尾油和基础油馏程、黏度、黏度指数和倾点的近红外分析模型,模型交互验证结果表明,近红外方法与实验室标准方法之间具有良好的一致性。通过配置在线近红外分析系统和应用所建加氢裂化尾油和基础油多性质近红外分析模型,将在线近红外光谱分析技术应用于润滑油加氢异构装置,对加氢裂化尾油和基础油进行在线分析,可在30 min内完成对6路物料馏程、黏度、黏度指数和倾点的在线分析。加氢裂化尾油初馏点和终馏点的预测标准偏差分别为7和6 ℃,100 ℃黏度为0.261 mm2/s,黏度指数为2;基础油初馏点和终馏点的预测标准偏差分别为5和6 ℃,40和100 ℃黏度分别为1.01、0.151 mm2/s,倾点为3 ℃,黏度指数为1,满足工业现场快速分析的需求。
    微流成像仪在油品颗粒物和不溶物质分析中的应用
    史军歌, 郑俊麟, 杨孟智, 蔺玉贵
    2022, 38(3):  739-744.  doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2022.03.028
    摘要 ( 40 )   PDF (2766KB) ( 25 )  
    相关文章 | 计量指标
    采用微流成像仪建立了对不同类型油品中的颗粒物及不溶物质进行分析测试的方法。结果表明:该方法可以获得重质油品中颗粒物的粒度分布、粒形分布、相对计数、绝对计数等信息;与传统方法相比,该方法无需对样品进行前处理,操作简单,分析速度快,获得的信息量大;方法重复性较好,相对标准偏差(RSD)小于1%,线性相关系数大于0.99,加标回收率在97%~104%之间,均能满足分析要求。