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渣油供氢热转化工艺作为一种浅度热裂化工艺,一方面提高了以不生焦为前提的裂化深度,多产中间馏分油;另一方面,改善了燃料油流动性、长期存储安定性,达到了重质稠油远洋运输的要求。但目前,能够揭示该工艺反应规律的动力学模型报道较少,尤其是选用供氢馏分油时的热转化工艺,影响了该工艺的工程设计和工艺操作。
本论文以委内瑞拉超稠油为研究对象,通过高压釜实验模拟渣油供氢热转化工艺,评价了A、B、C三种供氢馏分油对渣油降粘改质的效果。研究结果表明:B、C含有较多的类似四氢萘的有效烃结构,相对供氢能力大小为B>C>A;随着裂化深度加剧,燃料油粘度呈先下降后上升趋势,掺入三种供氢馏分油后燃料油最低粘度分别为308mm2/s,381 mm2/s,507 mm2/s;与渣油热转化相比,安定性达到四级时掺供氢馏分油的渣油转化率分别提高了3%、6%和2%,这与掺入供氢馏分油的氢转移指数大小顺序一致;供氢馏分油影响产品胶体稳定性,B改善了燃料油的胶体稳定性,而C超过一定裂化深度后会破坏这种稳定性。
另外,基于不同裂化深度下各产物分布规律和掺入供氢馏分油馏程,建立了包含气体、汽油(IBP-180℃)、柴油(180-350℃)、蜡油(350-420℃)和渣油(420℃+)的渣油供氢热转化五集总动力学模型,选用L-J优化程序拟合得到了模型动力学参数,并利用残差分析法验证了该模型的合理性。模型结果表明:渣油供氢热转化生成气体的活化能在249~277kJ/mol,汽油在214~252M/mol,柴油在190~199M/mol:供氢馏分油降低了生成气体、汽油、柴油的速率,提高反应活化能;提高反应温度,利于促进气体、汽油的生成,而降低反应温度,利于柴油、蜡油等中间馏分油的生成;当裂化深度加剧时,蜡油会发生二次裂化,主要裂化为气体和汽油;模型对生成气体、汽油、柴油的反应预测较好,生成蜡油的反应拟合误差较大。