發(fā)布時間：2020-06-13 12:21

【摘要】：石油加工過程中,瀝青質能夠從重油中發(fā)生聚沉,進而引發(fā)結焦,結焦給工業(yè)生產帶來很多問題。重油加工過程中結焦的根本原因在于瀝青質超分子聚集體的生成,盡管目前對瀝青質超分子化學已有所認識,但針對瀝青質超分子聚集體的形成機制、超分子聚集體的解聚方法等研究還遠遠不夠。本文選取兩種代表性的減壓渣油瀝青質,分別為青島石化公司減壓渣油瀝青質(QDAs)和委內瑞拉減壓渣油瀝青質(VNAs),采取一定的物理及化學方法對瀝青質進行處理,并對處理后的瀝青質進行解聚及再聚集研究,以期進一步為劣質重油的高效加工利用提供一定的理論基礎。首先采用光譜法對不同油源瀝青質在不同溶劑中的聚集特性進行分析,并研究瀝青質濃度大小對其聚集的影響。結果證明,在瀝青質稀溶液中,溶劑對瀝青質超分子聚集體具有良好的解聚效果,瀝青質可以單分子或低聚集體狀態(tài)存在;隨著瀝青質濃度增大,瀝青質分子之間發(fā)生了再聚集,并存在瀝青質超分子聚集體形成的“臨界聚集濃度”。熒光光譜法研究表明,410nm波長光激發(fā)下,兩種瀝青質在甲苯、四氫呋喃(THF)和三氯甲烷溶劑中“臨界聚集濃度”依次降低,其范圍為15~40μg/g,并且在三種溶劑中QDAs的“臨界聚集濃度”均比VNAs的低�！芭R界聚集濃度”大小與瀝青質種類以及溶劑性質密切相關。研究了超聲波對瀝青質超分子聚集體的解聚效果,并探討了超聲波處理后瀝青質的再聚集情況。研究表明,超聲處理后QDAs聚集體和VNAs聚集體堆積高度分別降低了0.93?和0.76?,平均堆積層數(shù)分別減小了0.26和0.2。但超聲處理后上述兩種瀝青質在甲苯中再聚集的“臨界聚集濃度”沒有明顯變化,這表明超聲波對瀝青質的作用主要為物理分散作用。另外,以紫外-可見吸收光譜法研究發(fā)現(xiàn),含有極性官能團的添加劑對瀝青質具有良好的穩(wěn)定效果。油酸和十二烷基苯磺酸鈉能夠防止瀝青質的聚沉,使溶液中穩(wěn)定存在的瀝青質濃度升高。通過瀝青質磺化反應和官能團甲基化反應研究了氫鍵對瀝青質聚集的影響,并對反應后的瀝青質進行解聚及再聚集分析。研究表明,磺化反應能夠增強瀝青質分子的極性并加強氫鍵作用,二者共同使瀝青質分子間的聚集作用變大,進而使得磺化瀝青質不能溶解于甲苯等溶劑。官能團甲基化反應能夠減弱瀝青質分子間的氫鍵作用,從而使瀝青質超分子聚集體發(fā)生解聚,解聚后的VNAs在甲苯中再聚集的“臨界聚集濃度”增大了約10μg/g,表明解聚后的瀝青質不易發(fā)生再聚集作用。初步分析了官能團甲基化反應對瀝青質解聚以及再聚集的影響機理。研究了在瀝青質分子中引入不同鏈長烷基的烷基化反應及對瀝青質聚集的影響。發(fā)現(xiàn)瀝青質通過烷基化反應后,瀝青質超分子聚集體發(fā)生了解聚。兩種瀝青質經(jīng)正丁基烷基化后,烷基化瀝青質聚集體堆積層數(shù)明顯減少,由烷基化前的6~8層降低為烷基化后的3層以下。無論是在瀝青質分子中引入正丁基還是正辛基,均使得烷基化瀝青質的分子量比未烷基化瀝青質的分子量顯著降低。烷基化處理前瀝青質在溶劑中呈現(xiàn)密實的球狀聚集體形態(tài),而烷基化后瀝青質則呈現(xiàn)較松散的薄片狀形貌。烷基化瀝青質再聚集研究證明,瀝青質經(jīng)烷基化后明顯不易進行再聚集,使得利用烷基化反應解聚后的瀝青質在三種溶劑再聚集的“臨界聚集濃度”顯著增大。正丁基和正辛基烷基化的QDAs在甲苯中的“臨界聚集濃度”分別增加至100~120μg/g和120~140μg/g,同樣的正丁基和正辛基烷基化的VNAs在甲苯中的“臨界聚集濃度”分別增加至120~160μg/g和140~160μg/g,在其它兩種溶劑中烷基化瀝青質的“臨界聚集濃度”也明顯提高。提出了烷基化反應對瀝青質聚集體解聚及再聚集影響的可能機理。
【圖文】：

聚沉引發(fā)結焦，進而導致輕質油品收率低，催化劑些問題的產生與瀝青質的結構息息相關，因此，重人們的關注，并就此展開大量的研究工作。構研究nsteyn[5]發(fā)現(xiàn)瀝青質溶液存在丁達爾效應，并且觀察。Nellensteyn 首次提出大多數(shù)原油并不是真溶液，。當前較為普遍的看法是：瀝青質部分溶解于石油體粒子狀態(tài)[6]。模型一直處于不斷發(fā)展中。Nellensteyn 建立的瀝青相的中心，分散介質為油性介質。1932 年 Mack[7散介質為膠質和其他油分。

中國石油大學（華東）碩士學位論文fer[8]在原有基礎上提出了至今仍被廣泛認可的瀝青膠體為膠束中心，，周圍被可溶質吸附�？扇苜|中芳香性最強紀 50 年代末，Yen 等[9]使用各種近代物理方法研究瀝青膠體結構的模型（圖 1-2）。該理論認為，瀝青質形成了烈的締合傾向，分子中的芳香結構易于發(fā)生堆積形成或分散介質的作用形成親液溶膠。該模型被研究工作者
【學位授予單位】：中國石油大學(華東)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TE626.86

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本文編號：2711172