瀝青質(zhì)是重油中相對(duì)平均分子量最大、極性最強(qiáng)、締合性最強(qiáng)和雜原子含量最高的組分,在重油的生產(chǎn)和加工利用中瀝青質(zhì)的自聚集沉積容易造成管道堵塞等問(wèn)題。根據(jù)瀝青質(zhì)的定義,瀝青質(zhì)是石油中不溶于相對(duì)分子質(zhì)量較低的正構(gòu)烷烴(如正庚烷和正戊烷)而溶于甲苯的組分。本文主要對(duì)比正庚烷和正戊烷兩種溶劑制取瀝青質(zhì)及相關(guān)組分的區(qū)別。本文首先分別采用正庚烷和正戊烷為沉淀劑,采用柱分離的方法,將我國(guó)自產(chǎn)減壓渣油分離成飽和分,芳香分,膠質(zhì),瀝青質(zhì)四組分,并進(jìn)行了CHNS四種主要元素表征。結(jié)果表明,以正戊烷為沉淀劑獲得的不溶物瀝青質(zhì)比用正庚烷的多約13%,而這部分物質(zhì)是通過(guò)溶于烷烴,從而進(jìn)入了飽和分的成分,這兩種沉淀劑獲得的膠質(zhì)和芳香分含量是基本相同。而兩種沉淀劑獲得瀝青質(zhì)的紅外光譜和XRD測(cè)試表明,兩種沉淀劑獲得的瀝青質(zhì)在官能團(tuán)結(jié)構(gòu)上沒(méi)有明顯的差異。接著將正庚烷瀝青質(zhì)和正戊烷瀝青質(zhì)溶于甲苯中,測(cè)量其不同溫度下的密度,發(fā)現(xiàn)瀝青質(zhì)甲苯溶液密度與溶液濃度之間呈良好的線性關(guān)系,通過(guò)線性回歸外推,獲得了瀝青質(zhì)的“本征”密度,二者對(duì)溫度有著相同的依賴性,意味著二者的化學(xué)結(jié)構(gòu)是相同的,而正庚烷瀝青質(zhì)的密度略高,則表明其空間堆積(Packing)更加緊密,在沉淀過(guò)程中,瀝青質(zhì)與正庚烷的排斥作用更強(qiáng)。在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下,利用熱重分析儀對(duì)SARA四組分,分別在10,15,20,25K·min~(-1)四個(gè)不同升溫速率下進(jìn)行熱重分析(TGA),研究用正庚烷和戊烷溶劑提取出SARA四組分的熱分解行為。結(jié)果表明TG和DTG曲線可以發(fā)現(xiàn)瀝青四組分的起始失重溫度大約都在500K,四組分的最大失重速率都在750K左右。瀝青質(zhì)的熱穩(wěn)定性明顯比其他三組分要高。在800K時(shí),各組分反應(yīng)轉(zhuǎn)化率由高到低的順序?yàn)?飽和分芳香分膠質(zhì)瀝青質(zhì),表明飽和分達(dá)到一定的裂化轉(zhuǎn)化率只需較低溫度,而瀝青質(zhì)剛好相反。采用化能分布模型Distributed Activation Energy Model(DAEM)和等轉(zhuǎn)化率Fiynn-Wall-Ozawa(FWO)模型計(jì)算了熱解動(dòng)力學(xué),結(jié)果發(fā)現(xiàn)FWO法求得的活化能與DAEM法計(jì)算出來(lái)的值差不多,各組分的分解過(guò)程符合一級(jí)動(dòng)力學(xué),四組份的活化能的范圍是50-250 kJ/mol范圍,且四組份活化能的組成大小是瀝青質(zhì)飽和分芳香分膠質(zhì),達(dá)到相同轉(zhuǎn)化率下飽和分所需溫度最低,其次分別為芳香分、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)。
【學(xué)位單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TE624
【部分圖文】：

芳香片層高度，單位為 nm。[25]圖1.1 瀝青質(zhì)的結(jié)構(gòu)模型Figure1.1 The structure of asphaltenes1.5.3 紅外光譜分析(1) 紅外光譜的產(chǎn)生十九世紀(jì)初，英國(guó)科學(xué)家F.W.Herschel發(fā)現(xiàn)一種長(zhǎng)波長(zhǎng)的紅外光，由于其波長(zhǎng)位于可見(jiàn)光區(qū)的以外，所以人眼看不見(jiàn)它。同世紀(jì)末，Julius 發(fā)明了紅外光敏感接受裝置，因此紅外設(shè)備初具雛形。目前主要使用的第三代紅外光譜儀是一種干涉型紅外光譜儀，其設(shè)計(jì)原理主要依據(jù)光的相干性原理，又稱傅里葉變換紅外測(cè)量?jī)x。傅立葉變換紅外光譜可以對(duì)瀝青質(zhì)的化學(xué)組成進(jìn)行分析。(2) 紅外光譜的原理

2.4 實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)中重油四組分分離裝置見(jiàn)下圖 2.1 和圖 2.2。圖2.1 瀝青質(zhì)分離裝置及抽提器尺寸Figure2.1 The separation device and extract size of asphaltenes1-凝器；2-四個(gè)爪；3-濾紙；4-抽提器；5-磨口錐形瓶

14圖2.2 吸附柱尺寸及吸附裝置圖Figure2.2 The adsorption column size and adsorption device diagram1-淋洗溶劑；2-活化后的活性氧化鋁；3 少量棉花；4-錐形瓶；5-恒溫循環(huán)水浴。2.5 實(shí)驗(yàn)步驟2.5.1 分離前氧化鋁活化準(zhǔn)備將氧化鋁放在瓷蒸發(fā)皿內(nèi)，再將瓷蒸發(fā)皿放置在馬福爐中已使受熱均勻，將其升溫至 500℃中烘 6 小時(shí)，取出后立即將瓷蒸發(fā)皿夾入帶活塞的干燥器中，靜置使其達(dá)到室溫。再裝入已稱量過(guò)的細(xì)口瓶中，按氧化鋁凈重加入 1％的蒸餾水，蓋緊塞子，劇烈搖動(dòng) 10 分鐘，最后放置 30 小時(shí)后備用，活化后的氧化鋁有效期為 1 周。并

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本文編號(hào)：2834996