碱土金属催化剂催化裂解重油实验研究

采用小型流化床实验装置,以减压渣油为原料,铝酸镁为催化剂,考察反应温度、水油比、催化剂装填量等条件对重油催化裂解反应气体产物分布的影响;同时,还考察了不同催化剂对重油催化裂解三相组成和气体产物分布的影响。研究结果表明,各操作条件对重油催化热解实验产物存在不同程度的影响,其中温度影响最大,在反应温度为750℃、水油比为2、催化剂装填量为40g等最优条件下,乙烯质量产率为11.89%,总烯烃质量产率为20.19%。通过对不同催化剂的比较,铝酸镁的选择性优于铝酸钙,铝酸钙的产率优于铝酸镁。     

重油快速热解实验研究

采用小型流化床实验装置,以恒源减压渣油为原料、石油焦为热载体,考察了反应温度、水油比、热载体藏量和石油焦改性等条件对重油快速热解反应气体产物分布的影响。研究发现,各操作条件对重油快速裂解产物分布具有不同程度的影响,其中以反应温度和对石油焦进行改性的影响最大;在反应温度660℃、水油质量比1.323、热载体藏量20g和采用KOH对石油焦进行改性的优化条件下,乙烯质量产率为13.91%,乙烯、丙烯、丁烯的总质量产率为23.00%,乙烯产率远高于其它烯烃产率。     

N2和CO2气氛下辽河稠油热解过程及产物性质

利用热重分析仪（TGA）和固定床反应器对辽河Q块稠油在N₂和CO₂气氛下的热解过程及产物性质进行了研究。TGA实验结果表明,2种气氛下的稠油热解过程均可划分为轻组分与水分挥发、组分较弱化学键断裂和重组分裂解产油成焦3个阶段,热解曲线总体变化趋势类似。固定床反应器热解实验结果表明,随温度升高,2种气氛下的液体产物产率均升高,热解气和残余物产率均降低,CO₂气氛下650 ℃液体产物最大产率为61.53%。不同温度下热解所得液体产物和稠油的红外谱图显示,随热解温度升高,甲基含量增多、亚甲基含量减少。对液体产物的氧化过程进行TGA分析发现,随热解温度升高,其失重曲线向高温区明显偏移且失重程度减弱,CO₂热解所得液体产物的氧化失重比N₂快。     

基于TG-FT IR分析的木屑热解机理

采用热重 红外联用（TG-FT IR）方法考察了木屑的热解规律,选择Kissinger和Ozawa 2种算法对木屑热解动力学参数进行估算,并采用固定床实验装置考察了木屑热解反应温度对产物分布的影响。结果表明,在不同升温速率及热解终温为950℃的热解条件下,木屑底物的失重率维持在77%～83%,且热解产物以气相产物为主,包括CO₂、CH₄、CO等;当温度高于200℃时,底物出现明显的热解过程,最高失重率下对应的温度随着升温速率的增加而升高。Kissinger和Ozawa 2种算法得出木屑热解反应活化能E分别为130.14和133.21 kJ/mol,频率因子lnA分别为  26.28和26.47 min^-1。木屑热解较理想的热解温度应控制在700℃以上,此时热解产物以CO、CO₂、CH₄、H₂气体为主;随着温度的升高,CO体积分数迅速下降,H₂体积分数迅速上升,CO₂和CH₄的体积分数基本不变。木屑固定床热解实验结果与其TG-FT IR的结果基本一致。     

塔河油田不同类型海相原油裂解动力学分析

应用黄金管热模拟方法研究了塔里木盆地塔河油田稠油、正常原油和高蜡原油3种不同类型海相原油热解过程的气态烃产率、碳同位素特征。塔里木盆地3种不同类型海相原油具有相似的生烃过程,随着热解温度的增高,甲烷产率不断增加,C2—C5产率呈现先增加后降低的趋势。在生烃量上,高蜡原油具有最高的总气态烃产率,为464mg/g油,而稠油具有最低的气态烃产率,为316mg/g油。在同位素演化过程中,δ13 C1值先变小后变大,δ13 C2值、δ13 C3值在温度大于420℃以后均呈现逐渐变大特征。使用Kinetics软件,计算了3种不同类型原油总气质量生成活化能。在频率因子为1.78×1014 s-1的前提下,3个原油气体质量产率的活化能分布较窄,范围为56~66kcal/mol。相比较而言,稠油总气体质量产率活化能分布范围最宽,主频活化能最低。使用原油动力学参数,根据油气藏破坏比例系数,计算塔里木盆地塔河原油作为油相保存的地质温度范围为178~206℃。塔中隆起中深1井中寒武统挥发性油藏的存在证实了上述结论。     

采用热解方法回收油泥中原油

 摘要: 应用热天平和管式热解炉对油泥的热解行为进行实验研究。考察了不同升温速率对油泥热解的影响和不同热解终温对油泥各热解产物分布的影响,求解了油泥热解的动力学参数,并采用元素分析、FT-IR和1H NMR对油泥热解产物进行了分析。结果表明,随着升温速率的加快,油泥的热失重曲线向高温侧偏移,反应活化能和指前因子也随之增大。油泥最宜热解终温为823K,此时热解油产率达40.36%,所含原油的回收率达83.46%。所得热解油的化学组成与柴油相似,可以回收利用。油泥热解残渣为黑色粉体,残油量为0.0662%,达到国家标准对农用土壤含油量的规定(<0.3％)。     

气固下行床催化裂化反应过程实验研究

在小型循环下行床装置中使用大庆VGO原料和FCC平衡剂研究了下行床的催化裂化过程。通过对不同特征反应温度(400～600℃)和剂油比(7～30)的考察,发现随着特征反应温度的升高和剂油比的增加,汽油产率都存在极大值(分别为41 3%和40 5%),而气体产率则是单调增加,缓和操作条件下柴油产率有极大值27 5%,反应条件苛刻时呈单调下降。     

基于原油物性定量表征的油包水乳状液黏度预测模型

准确预测原油乳状液的黏度对于油水混输管道的设计和运行具有重要意义。将8种不同物性的原油制备成油包水乳状液,通过流变仪对乳状液的黏度特性进行测定,研究了温度、含水率及剪切速率对油包水乳状液表观黏度的影响。以实验数据为基础,并对原油物性进行定量表征,建立了适用于不同原油、不同剪切条件的油包水乳状液黏度预测模型。结果表明,油包水乳状液的表观黏度随温度的升高而减小,随含水率的增加而增大,随剪切速率的增加而减小;具有剪切稀释性,可采用幂率模型来描述油包水乳状液的流变特性。随着含水率上升,油包水乳状液的稠度系数（K）逐渐增大,而流变特性指数（n）逐渐减小;随着温度升高,K逐渐减小,而n逐渐增大。油包水乳状液黏度预测模型的最佳适用条件为：乳状液体积含水率0.30～0.60、温度30～60℃、乳状液黏度10～2000 mPa·s。该模型计算黏度值与实测值之间的平均相对偏差为8.1%,预测效果良好。     

热等离子体热解焦油残渣制乙炔的研究

采用热等离子体热解装置(反应器内径为30 mm、长50 mm),以氩气和氢气混合气为工作气体,对焦油残渣进行热解,考察比焓、热等离子体工作气体中氢气的含量对焦油残渣热解的影响。实验结果表明,随比焓和工作气体中氢气含量的增大,焦油残渣转化率、乙炔产率、气体产物产率均增加;适宜的比焓为18.00 MJ/kg、工作气体中的氢气含量为60%(φ),在此条件下,焦油残渣的转化率可达54.3%,乙炔产率达13.6%,气体产率达35%;焦油残渣中的残碳和灰分对其热解有不利的影响。     

空速对华北C4液化气芳构化的研究

以华北C4液化气为原料,采用小型固定流化床为芳构化反应装置,考察了空速对芳构化产物产率、转化率、马达法辛烷值(MON)和研究法辛烷值(RON)、气体产品组成和液体产品组成的影响规律。实验结果表明,随着空速的增加,干气和液化气的产率逐渐增加,而汽油、柴油和焦炭的产率呈缓慢下降趋势;华北C4液化气的转化率都在97%以上,且随空速升高而逐渐增加;液体产物的MON和RON随空速升高先增加然后减少,在空速1h-1～9h-1范围内存在最大值。在430℃条件下,华北C4液化气芳构化实验室内的最佳空速为3～5h-1。     

Gasoline- and diesel-like products from heavy oils via catalytic pyrolysis

Heavy oil is less expensive than light crude oil, but heavy oil is more expensive to obtain light oil products. Conventional light crude oil resources are decreasing, therefore heavy oil resources will be needed more in the future. There are huge differences from field to field for heavy oil deposits. In terms of final productive use, heavy oil is considered as an unconventional resource. Heavy oil upgrading depends on four important factors: catalyst selection, heavy oil classification, process design, and production economics. Heavy and extra-heavy oils are unconventional reservoirs of oil. Globally, 21.3% of total oil reserves are heavy oil. Heavy oil is composed of long chain organic molecules called heavy hydrocarbons. The thermal degradation of the heavy hydrocarbons in heavy oil generates liquid and gaseous products. All kinds of heavy oils contain asphaltenes, and therefore are considered to be very dense material. The most similar technologies for upgrading of heavy oils are pyrolysis and catalytic pyrolysis, thermal and catalytic cracking, and hydrocracking. The amount of liquid products obtained from pyrolysis of heavy oil was dependent on the temperature and the catalyst. Pyrolytic oil contains highly valuable light hydrocarbons as gasoline and diesel components range. The constant increase in the use of crude oils has raised prices of the most common commercial conventional products and consequently seeking for new alternative petroleum resources, like some unconventional oil resources, becomes an interesting issue. The mass contents of gasoline, diesel, and heavy oil in the crude oil are 44.6%, 38.3%, and 17.1%, respectively. The gasoline yield from the heavy oil catalytic (Na₂CO₃) pyrolysis is higher than the diesel efficiency for all conditions. The yield of gasoline products increases with increasing pyrolysis temperature (from 230°C to 350°C) and percentage of catalyst (from 5% to 10%). The yields of gasoline-like product are from 21.5% to 39.1% in 5% catalytic run and from 32.5% to 42.5% in 10% catalytic run. The yields of diesel-like product are from 9.3% to 29.8% in 5% catalytic run and from 15.5% to 33.7% in 10% catalytic run.     

珠江口盆地白云凹陷原油半开放条件下裂解成气模拟实验

为深入研究珠江口盆地白云凹陷原油裂解机制及产物变化特征，选取了白云凹陷渐新统珠海组原油样品，利用高温高压模拟实验，模拟了地下压力、地下流体介质及半开放条件下、不同升温速率的原油裂解过程，分析了气产率和气体组分特征。研究表明，原油样品在365℃开始裂解，裂解产率随温度增加而增加，在20℃/h的升温速率下，最终（550℃）裂解气体产率、烃气产率和非烃气体产率分别为580.13，394.25，185.88 mg/g；而在60℃/h的升温速率下，最终（550℃）裂解气体产率、烃气产率和非烃气体产率分别为707.68，485.77，221.91 mg/g。不同升温速率下最终产率的差异和烃气的组分差异均与不同温度下原油裂解机制差异有关。从原油裂解成气模拟实验的组分特征来看，大部分原油裂解气具有较高的重烃气含量，而较高重烃含量可作为判识原油裂解气和干酪根裂解气的辅助指标。      

含油污泥热解及热解油加氢精制研究

采用热解法对油田污泥进行处理,通过热解分析及热解放大试验,考察不同温度下热解油收率的变化,并对热解油进行加氢精制研究。结果表明:随着热解温度升高,产油率降低,热解终温以600℃较为适宜,产油率为38.61%,产气率为6.52%;热解油的残炭、金属含量、硫含量、氮含量以及沥青质含量均较低;在反应温度为420℃、氢分压为12.0 MPa、氢油体积比为800、体积空速为1.0h~(-1)的条件下,热解油经加氢处理后,脱硫率为94.5%,脱氮率为89.4%,氢油馏分收率较高,可作为轻质燃料调合组分,而蜡油馏分及重油馏分可以作为优质的加氢裂化原料,进而获得更多的轻质燃料。     

单冷阱热解色谱仪在烃源岩评价中的应用

利用单冷阱热解色谱仪对烃源岩样品进行热解分析,通过电磁切割和冷阱富集的匹配,能实现烃源岩不同演化阶段热解生烃组分色谱分析,气态烃也得到很好分离,从而为烃源岩组分动力学研究提供了技术保障。对不同类型烃源岩的热解分析表明,烃源岩从Ⅰ型到Ⅲ型有机质,甲烷产率快速增加,而轻质油和重质油则逐渐减少,湿气与有机质类型关系不明确,产率变化不大;烃源岩热解产物正烷烃与正烯烃的比值受到热解速率、烃源岩演化阶段及类型的综合影响,不能简单地以烃源岩热解正烷烃与正烯烃的比值来确定有机质类型。建立的烃源岩热解生烃组分动力学分析技术能提供包括C₁(干气)、C₂—C₄(湿气)、C₅—C₁4(轻质油)和C₁₅₊(重质油)的动力学数据,从而为烃源岩定量评价、确定其主成油期、主成气期、油气比和资源量计算提供了重要技术参数。      

加氢裂化尾油裂解工艺及结构导向集总模型

以上海高桥石化加氢裂化尾油为原料,在蒸汽裂解制乙烯实验装置上考察了裂解温度、停留时间和水/原料油(简称水油比,质量比,下同)对裂解产物收率的影响;同时,采用结构导向集总方法建立了加氢裂化尾油蒸汽裂解制乙烯的反应动力学模型。结果表明,优化的蒸汽裂解制乙烯操作条件为:裂解温度800℃,停留时间0.53 s,水油比0.75。在此条件下,裂解气收率为84.47%,乙烯、丙烯和丁二烯的收率依次为31.35%,19.93%,4.07%。模型计算值与实测值具有较好的一致性。     

废轮胎热解过程及产物的研究

采用管式反应器对废轮胎热解过程进行了研究。考察了废轮胎在３７５ ～５５０ ℃及在Ｎ２ 、Ｈ２ 或Ｈ２Ｏ 气氛下的热解过程,研究了热解条件对产物收率和组成的影响。结果表明,热解温度高于４５０ ℃时轮胎热解完全,油品收率高,粗炭黑中有机物含量很低。载气对热解产物收率影响较大。气体停留时间对产物收率影响很小。不同的载气气氛对产物的质量影响较大,在Ｈ２ 和Ｎ２ 气氛下热解所产生的粗炭黑含硫量最低,水蒸汽热解产生的油品中的硫含量最低。     

Synthesis of comb bipolymers and their pour point depressing properties

A bipolymer maleic anhydride-methyl acrylate(MAMA) was synthesized from maleic anhydride and methyl acrylate based on molecular design. MAMA further reacted with oleylamine or octadecyl alcohol to generate two comb polymers called Oleamide-MAMA(NMAMA) and OctadecanolMAMA(OMAMA), respectively. The structure of both the polymers was confirmed by their infrared spectral analysis(IR), gel permeation chromatography analysis(GPC) and differential scanning calorimeter(DSC). Moreover, the pour point depressing(PPD) properties of these comb polymers were examined experimentally. Experimental results showed that besides the molecular weight and concentration of the polymers, the length of side chains and the number of functional groups also had great influence on the pour point depressing performance. The π bonds and hydrogen bonds between depressants were the key factors for improving the pour point depressing properties. These results suggest that both OMAMA and NMAMA are potential pour point depressants for industry.     

宁东红石湾煤与生物质共热解协同机制

以宁东红石湾煤(HSW)与宁夏主要的生物质玉米秸秆(SWZ)作为原料进行共热解实验，通过热重分析发现，随着样品中生物质质量分数的提高，混合物样品的质量损失率逐渐增大。建立了HSW与SWZ共热解的单一反应动力学模型，计算了共热解动力学参数，各热解阶段的活化能为3~68 kJ/mol，SWZ的加入降低了反应的活化能，有利于HSW的热解。利用固定床热解实验装置，考察了不同的生物质掺混比、不同热解终温条件下HSW与SWZ共热解过程中产物的分布。当生物质掺混比由25%增至75%时，液体产物收率可由137%最大增至269%，气体产物收率可由285%最大增至401%。结果表明，共热解过程中SWZ与HSW有协同作用。     

利用原位电法加热技术开发油页岩的物理原理及数值分析

针对目前国内传统地面干馏油页岩技术的缺点,并结合油页岩自身特性,介绍了一种新的油页岩开发技术--原位电法加热开发技术(ICP).该技术可以解决传统油页岩开发技术在开发过程中高成本、高污染的难题.对油页岩高温热解失重及热破裂特征进行的分析结果表明:在350～500℃时,油页岩具有集中热解的特性,失重质量约占总质量的15%.高温热解后的油页岩会产生大量的孔隙、裂隙,从根本上提高了油页岩的渗透性,孔隙和裂隙的形成为应用ICP技术开采中油气的产出创造了条件.基于ICP开发技术的原理,建立了考虑化学反应热的能量守恒方程,并采用三维有限元法,对油页岩ICP原位电法加热开发过程进行了数值分析,获得了开发过程中温度场随时间的变化规律及地下油页岩热解范围,并计算了ICP技术在小规模开发过程中油气的产量.