催化裂化油浆/焦化重蜡油共炭化制备针焦材料

论文摘要

本文研究了以催化裂化油浆（FCCDO）和焦化重蜡油（HCGO）共炭化制备针状焦,由于制备针状焦的原料非常重要,为了得到合适的原料,文中将催化裂化油浆利用过滤的方法除去大部分固体颗粒,并将其切割为轻重两种组分;将焦化重蜡油进行热预处理,把热处理后的油料蒸馏分为三种馏分:轻油馏分,蜡油馏分和残渣。然后分别研究了FCCDO两种组分单一原料炭化和两种组分分别与蜡油馏分共炭化制备针状焦,并考察了温度和压力等因素对生焦性能及生焦机理的影响,同时对炭化反应残渣的甲苯不溶物和吡啶不溶物的生成动力学进行了研究。文中使用偏光显微镜分析焦的光学组织结构,直观判断焦的优劣,并结合反应产物分布及气体生成速率考察了温度和压力对生焦性能的影响。焦块纹理结构表明FCCDO轻重组分/焦化重蜡油共炭化的最佳比例为7:3,FCCDO轻组分单一炭化和FCCDO轻/焦化重蜡油共炭化制备针状焦的最优炭化条件是温度480℃、压力1.2MPa,FCCDO重组分单一炭化和FCCDO重/焦化重蜡油共炭化制备针状焦的最优炭化条件是温度480℃、压力0.1MPa。此条件下制备的针状焦为发达的流线广域组织,各向异性含量高且取向性好。试验中用正庚烷、甲苯和吡啶三种溶剂将炭化反应残渣顺序抽提分离得到四种亚组分正庚烷可溶物（HS）、正庚烷不溶-甲苯可溶物（TS）、甲苯不溶-吡啶可溶物（PS）及吡啶不溶物（PI）。由四种亚组分的分子转变可知:炭化反应的早期阶段,引发了长烷基侧链的快速脱烷基过程,HS到TS的转化过程是主要的脱烷基过程;从HS到PI的溶解度的变化是由分子量的增加引起的,芳环的缩合程度逐步增大;由HS到PI转化模式如下表示:HS→TS→PS→PI。TI和PI组分的生成动力学研究结果为:以FCCDO轻组分为原料的TI和PI的一级表观活化能分别为61.9kJ/mol和73.2kJ/mol,二级活化能分别为74.2kJ/mol和88.1kJ/mol;FCCDO轻组分/焦化重蜡油为原料共炭化的TI和PI的一级表观活化能分别为86kJ/mol和100kJ/mol,二级活化能分别为103kJ/mol和115kJ/mol。以上实验表明,预处理后的焦化重蜡油可作为针状焦的原料,且此原料弥补了国内针状焦原料FCCDO的不足,并为完善炭化理论奠定一定的实验和理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 我国焦化蜡油的组成结构特征及其应用
• 1.2.1 我国焦化蜡油的组成结构特点
• 1.2.2 我国焦化蜡油的应用
• 1.3 针状焦的性能指标及煅烧
• 1.3.1 针状焦的性能指标
• 1.3.2 煅烧针状焦
• 1.4 生产针状焦的原料选择和预处理
• 1.4.1 针状焦原料
• 1.4.2 针状焦原料的预处理
• 1.5 炭化生焦机理的研究
• 1.6 炭化研究中常用的分析手段
• 1.7 本课题研究意义和主要内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 原料及其性质
• 2.2 实验试剂
• 2.3 实验仪器
• 2.4 实验方法
• 2.4.1 焦化重蜡油热处理试验
• 2.4.2 锦州FCCDO切割试验
• 2.4.3 炭化反应试验
• 2.4.4 焦炭的光学结构组织测试
• 2.4.5 残渣窄组分的分离
• 2.5 平均分子量的测定
• 第三章 轻重两组分制备针状焦的研究
• 3.1 引言
• 3.2 温度对FCCDO两组分炭化反应影响的考察
• 3.2.1 温度对炭化反应残渣收率及产物分布的影响
• 3.2.2 温度对炭化反应生焦结构的影响
• 3.2.3 气体生成速率与成焦结构的关系
• 3.3 压力对FCCDO两组分炭化反应影响的考察
• 3.3.1 压力对炭化反应产物分布的影响
• 3.3.2 压力对炭化反应生焦结构的影响
• 3.3.3 气体生成速率与成焦结构的关系
• 3.4 小结
• 第四章 炭化反应中分子转化规律的研究
• 4.1 引言
• 4.2 FCCDOQ炭化中温度和压力对分子结构的转变的影响
• 4.2.1 温度对分子结构转变的影响
• 4.2.2 压力对分子结构转变的影响
• 4.3 炭化反应中吡啶不溶物及甲苯不溶物的形成动力学研究
• 4.4 小结
• 第五章 共炭化反应制备针状焦
• 5.1 引言
• 5.2 焦化重蜡油原料的基本性质分析
• 5.3 共炭化搀兑比例的确定
• 5.4 共炭化制备针状焦的条件及影响因素的考察
• 5.4.1 温度对共炭化反应影响的考察
• 5.4.2 压力对共炭化反应影响的考察
• 5.5 共炭化中分子转化规律的研究
• 5.5.1 温度对分子结构转变的影响
• 5.5.2 压力对分子结构转变的影响
• 5.5.3 共炭化反应中吡啶不溶物及甲苯不溶物的形成动力学研究
• 5.6 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢