中低温煤焦油沥青质加氢转化规律研究

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1、：１０６９７分类号：ＴＱ５３６学校代码０：２１５３１５０８密级：公开学号馨硕士专业学位ｉ论文ＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌＤｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒ中低温煤焦油沥青质加氢转化规律研究学科名称：化学工程专业学位类别：工程硕士作者：：裴亮军指导老师李冬教授校外导师：黄晔高级工程师西北大学学位评定委员会二〇一八年六月西北大学学位论文知识产权声明书本人完全了解西北大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。学校有权保留并向国家有关部门或机

2、构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。本人授权西北大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所等机构将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》或其它相关数据库。-----------------------------------------------------------------------------------------西北大学学位论文独创性声明本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师

3、指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西北大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。摘要中低温煤焦油中沥青质是造成煤焦油加氢轻质化率低、催化剂使用周期短等问题的主要原因，而目前国内对煤焦油沥青质加氢转化规律的相关研究较少。因此，本论文主要针对不同加氢反应温度和反应时间对煤焦油沥青质加氢的转化率、结构和杂原子赋存形态等进行了研究，研究

4、结果可对煤焦油加氢轻质化具有一定的指导和借鉴。首先论文利用高压反应釜、选用商业Ni-Mo型加氢催化剂对全馏分煤焦油进行加氢，结果表明：加氢后油品H/C原子比和甲苯不溶物的收率逐渐增大，硫、氮、氧原子逐渐被脱除，煤焦油轻质化显著。针对不同加氢工艺条件对沥青质的收率、硫、氮原子含量和化学组成进行研究，反应温度增加，沥青质转化率、硫、氮、氧原子脱除率逐渐增大，沥青质的相对分子质量和H/C原子比均减小，沥青质氢解反应明显；反应时间延长，沥青质转化率逐渐增大，H/C原子比逐渐减小，沥青质分子量先减小后增大，硫和氧原子的脱除率逐

5、渐增大，氮原子脱除率逐渐减小。1其次为研究不同加氢工艺条件对沥青质结构影响，利用GPC、FT-IR、H-NMR、XRD对加氢后沥青质进行了表征。结果表明：反应温度增加，芳香度、芳香碳原子数和芳香环数逐渐增大，芳香环取代度和缩合度参数逐渐减小，沥青质缩合反应加剧，生焦活性增强。烷基侧链、烷基链间距和芳香片层直径逐渐减小，沥青质烷基侧链脱除明显，芳香片层外围加氢开环反应增强。反应时间增大，芳香度先减小后增大，芳香环取代度先增大后减小，环烷环数逐渐减小，脱烷基反应和环烷环开环反应增强。芳香片层间距和芳香片层高度逐渐减小，沥

6、青质加氢深度增强，烷基链脱除显著。最后利用XPS探讨了加氢过程中沥青质杂原子官能团的变化规律。结果表明：反应温度增加，单键氧含量逐渐减小，羰基氧含量增大，烷基硫含量减小，噻吩硫略有增加，吡啶类氮原子含量减小，质子化吡啶含量增加，氧、硫、氮脱除效果明显；反应时间延长，单键氧含量明显减小，羧基氧含量增加，烷基硫含量减小，但噻吩硫和砜硫含量显著增加，吡咯和吡啶型类原子含量基本不变，延长反应时间不利于氮原子的脱除。关键词：中低温煤焦油，加氢沥青质，化学结构，族组成，加氢转化iABSTRACTAsphalteneinmediu

7、m-lowtemperaturecoaltarwasthemaincauseoftheproblemoflowhydrogenationofcoaltarandshortcatalystlifecycle.However,therewerefewstudiesonthelawofhydrogenationandconversionofmedium-lowtemperatureasphaltenes.Therefore,thisdissertationfocusesonthehydrogenationreactiont

8、emperatureandreactiontimeofcoaltarasphaltenehydrogenationconversionrate,structureandheteroatomformofthestudy,theresultsofthestudycanbeacertaindegreeofhydrogenationofcoaltart