瀝青質裂解反應機理和動力學研究.pdf

1、實驗考察了一種正戊烷不溶解的瀝青質在703 K下的熱裂解、加氫熱裂解和由NiMo/γ-Al2O3催化加氫裂解反應。結果表明:瀝青質轉化反應較好地吻合二級反應動力學，得到表觀速率常數分別為1.704×10-2、2.435×10-2和9.360×10-2wt frac-1min-1。進而，建立三集總動力學模型，用于求解瀝青質裂解轉化生成液體油反應速率常數（k1）和與之平行的生成焦炭+氣體反應速率常數（k3），以及由中間液體產物連續(xù)轉化生成焦

2、炭+氣體反應速率常數（k2）。對瀝青質熱裂解、加氫熱裂解和加氫催化裂解反應過程，速率常數k1分別為1.697×10-2、2.430×10-2和9.355×10-2wt frac-1min-1，k2分別為3.605×10-2、2.426×10-2和6.347×10-3min-1，k3分別為6.934×10-5、5.416×10-5和4.803×10-5wt frac-1min-1。
　　 對上述瀝青質熱裂解(A)、加氫熱裂解(B)

3、和NiMo/γ-Al2O3存在時的加氫催化裂解(C)反應進行選擇性分析，結果表明:在相同的反應物轉化率水平，液體產物選擇性的大小順序為過程C＞＞過程B＞過程A，焦炭的選擇性順序為A＞＞B＞＞C，氣體產物選擇性順序為A＞B＞C。在過程A中，反應物所轉化的硫大量用于生成高硫焦炭;在過程B中，氫氣分子對高硫焦炭的生成起到有限程度的抑制作用;在過程C中，催化劑充分激活氫氣分子，使其有效地對反應物及中間產物發(fā)生“加氫”（氫化）作用，顯著地抑制了焦

4、炭的生成，提高了液體產物的穩(wěn)定性、選擇性和品質（低分子量和低硫含量）。
　　 對瀝青質在693K下的催化加氫裂解反應建立四集總動力學模型（包括五條反應途徑），結果表明該模型能夠描述瀝青質在693K下以NiMo/γ-Al2O3為催化劑的加氫催化裂解反應過程，并得到各集總反應的速率常數值。實驗還考察了溫度對瀝青質加氫催化裂解反應的影響，在623-703K溫區(qū)間、以NiMo/γ-Al2O3為催化劑的加氫催化裂解反應滿足二級反應動力學，

5、并得到反應的表觀活化能為144 kJ/mol。在該溫區(qū)內，提升反應溫度，瀝青質的反應轉化率會增大，而液體產物的平均分子量會降低。
　　 本文還初步探討了焦炭的生成機理。發(fā)現焦炭的收率會隨著反應時間的增長而增大，并最終趨近于某一水平。當反應溫度從703K上升到823K時，反應60min，焦炭收率會從47％下降到41％。另外，焦炭的H/C比也會隨著溫度的升高、反應時間的增長而下降，實驗結果表明結焦過程的反應機理非常復雜，可能涉及諸如