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本文针对以委内瑞拉深拔渣油(DCVR,>500℃)为代表的超劣质渣油的加工利用,提出了梯级热转化(CTP)的工艺路线,即深拔渣油先在供氢剂存在下进行缓和热预处理,然后再在循环油存在下进行深度热转化,以期实现超劣质渣油的高效加工利用。首先,结合斑点试验,实验室釜式试验以及偏光显微分析等方法对不同切割深度委油渣油的焦化性能进行了表征,结果表明:委内瑞拉常压渣油(VNAR,>350℃)与焦化重蜡油具有较好的掺混配伍性,深度热转化倾向于生成海绵焦;委内瑞拉减压渣油(VNVR,>420℃)深度热转化所得焦样为细粒度马赛克型结构,会生成弹丸焦;委内瑞拉深拔渣油成焦质量较差,易生成弹丸焦;循环油在深度热转化中的作用具有化学供氢和物理解溶的双重性,综合产物分布与经济性等考量因素,循环焦化柴油并不明智;循环焦化蜡油具有较好的效果,其中,循环焦化轻蜡油时适宜循环比为0.1,循环焦化重蜡油时为0.3。其次,从产物分布和成焦特性等角度对梯级热转化的工艺效果进行了考察。针对DCVR的四种加工路线:直接深度热转化(路线A)、直接梯级热转化(路线B)、供氢梯级热转化(路线C)和供氢循环梯级热转化(路线D),进行了对比分析,结果表明:与路线A相比,采用梯级热转化加工路线后,焦收下降、液收提高;路线C较路线B而言,焦收下降0.97%、液收提高1.11%;四种加工路线下,液体产物中柴油组分的收率均最高;DCVR添加供氢剂后,生焦诱导期延长了6 min,液相焦的数量变少、粒径变小(由0.601μm减小到0.198μm),供氢剂的添加有效的抑制了初生焦的形成;路线D所成焦样出现中粒度流域型结构,成焦质量最好。最后,利用差式扫描量热仪对梯级热转化的工艺条件进行了模拟,从质量变化和能量变化的角度对梯级热转化下DCVR的热反应性能进行了考察,结果表明:DCVR的表观反应起始温度为353℃,表观反应终止温度为503℃,反应跨度为150℃,合理的优化此150℃内发生的裂化缩合反应是实现深拔渣油提高液收、降低焦收的关键,同时该温度区间内热反应总体表现为吸热,468℃时,DCVR的转化速率最大,反应最剧烈,对应的转化速率为1.19%/℃,其热重生焦率为22.58%;供氢剂主要在梯级热转化的缓和热改质单元发挥供氢优化作用,有效的提高了原料的转化率,同时加快了反应速率,而对深度热转化单元基本没有影响;程序升温下的梯级热转化有利于供氢剂发挥供氢优化作用,提高转化率;而线性升温条件下的热转化,添加供氢剂不仅不会表现出供氢优化作用,反而会降低体系的转化率。