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石油炼制工业对于国民经济具有重要的地位和作用,大力发展重质油加工技术已经成为避免石油资源风险的重要措施之一,促进重质油中稠环芳烃部分苯环的加氢还原饱和不仅可以降低其毒性,而且还能提高其附加值,对于减缓石油对外依存度、保障国家能源安全具有重大意义。加氢反应大多采用传统固定床反应器,但存在反应器内流体分布不均匀、传质效率低及床层压降高等问题。超重力旋转填充床是典型的化工过程强化反应器之一,适用于强化相间传质和分子混合等多相反应过程。因此,本论文提出以催化剂作为填料,利用超重力旋转填充床来强化稠环芳烃加氢反应过程的新方法。首先研究填装式和整体式两类载体填料的流体流动状态,探索其在传质和反应过程中的强化机理。然后利用化学吸收体系对两类载体填料旋转填充床的传质性能进行验证。开发与优化整体式催化剂载体涂层制备和活性组分浸渍的工艺过程。最后开展两类催化剂填料旋转填充床稠环芳烃加氢性能的研究,比较和评价其加氢性能的优劣。主要研究内容如下:(1)采用高速摄像技术观测超重力环境下液体流经单个氧化铝球催化剂载体的流动状态,利用墨水吸附法研究氧化铝球的液体吸附行为,并对氧化铝球吸附液体过程进行动力学分析。(2)利用NaOH-CO2化学吸收体系研究填装式载体填料旋转填充床传质性能的变化规律,同时比较单位气相压降条件下液相体积传质系数的大小,综合评价填装方式对旋转填充床传质性能的影响。(3)针对整体式催化剂载体涂层的制备过程,采用HCl和HN03混酸溶液对不锈钢片的表面和不锈钢管的内表面进行化学刻蚀预处理,提出通过改变混酸浓度和刻蚀时间获得基体表面不同粗糙度和孔径的方法。利用溶胶凝胶法将氧化铝载体负载于预处理后的基体表面,揭示基体表面孔结构与氧化铝载体颗粒之间的匹配关系,并通过分析表征评估该负载过程对氧化铝本身性能所产生的影响。(4)将整体式催化剂载体涂层的制备方法应用于不锈钢丝网上,采用高速摄像机对液滴下落碰撞丝网单丝后在其表面的润湿状态进行拍摄,并测定单丝表面液体铺展长度和接触角。进一步利用NaOH-CO2化学吸收体系研究整体式载体填料旋转填充床传质性能的变化规律,比较单位气相压降条件下液相体积传质系数的大小。(5)采用过量浸渍法在整体式载体填料上浸渍活性组分,并确定最优的浸渍条件。选择器外预硫化和两步硫化的方法对填装式和整体式催化剂进行预硫化处理。以稠环芳烃四氢萘加氢生成十氢萘为研究体系,开展填装式催化剂填料和整体式催化剂填料旋转填充床加氢性能的研究,并通过比较评估其在加氢反应过程中的强化效果。