重质油裂解-气化双功能催化剂制备与反应机理研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:21406264
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:B0815.能源化工
- 结题年份:2017
- 批准年份:2014
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2015-01-01 至2017-12-31
- 项目参与者:张冀翔; 岳君容; 杨景轩; 詹敏述; 王江云; 孙占鹏;
- 关键词:
项目摘要
Efficient utilization of heavy oil (represented by extra-heavy oil, oil sand/bitumen and vacuum residue) by cracking-gasification process has received extensive attention because of the degradation and extinction of conventional petroleum, giving the strategic direction for heavy oil processing. A bi-functional catalyst with both effects of oil cracking and coke gasification was studied, thus to enhance the liquid yield in cracking and meanwhile to realize catalyst regeneration by coke gasification and produce syngas. Catalysts with specified pore structures and moderate activity were prepared by hydrothermal synthesis, atomization molding and impregnation modification methods, and then characterized the cracking acidity, gasification alkaline sites and the mutual effects. Heavy oil cracking was conducted in a self-made fluidized bed reactor to investigate the product distribution and study the heavy oil molecules cracking mechanism over the catalysts with different pore structures and acidic sites. The effects of pores and catalytic sites on coke reactivity for the catalysts are carried out in a micro-fluidized bed reactor to build up the kinetic model of catalyst regeneration via coke gasification. Finally, based on the characterization and experiment results, the reaction mechanism of oil cracking and coke gasification is revealed over the catalysts with different pore structures and acidic-alkaline sites and thus to provide some fundamentals for the catalyst development and heavy oil carking gasification process.
随着原油重质化与资源减少,通过裂解-气化技术实现以稠油、油砂沥青与炼厂减压渣油为代表的重质油的梯级高效利用得到了广泛关注,代表重质油加工的战略方向。本课题将研究同时具备催化重质油裂解与其形成焦炭气化活性的双功能催化剂,不仅提高重油裂解液体收率和品质,而且催化重油裂解生成焦碳的气化以副产合成气并同时再生催化剂。通过水热合成、喷雾成型和浸渍改性等方法制备特定孔结构与催化活性的催化剂,研究制备方法对催化剂孔结构与酸-碱活性位的作用规律;采用流化床反应装置考察重油裂解产物分布,研究不同类型催化剂的孔结构与酸性中心对重油大分子的作用机理;利用微型流化床反应分析仪研究焦炭活性与催化剂孔结构以及催化气化中心的对应关系,建立积碳催化剂气化再生动力学模型;基于表征与反应评价优化催化剂制备过程,揭示催化剂孔结构与酸-碱活性位对重油裂解与焦炭气化的作用机理,为重质油裂解气化技术与催化剂开发提供理论基础。
结项摘要
随着常规石油资源的减少,以高硫原油、稠油、油砂沥青等非常规原油为代表的重质油得到了广泛关注与应用。当前炼厂采用延迟焦化等传统工艺加工重质油通常存在液体收率低、品质差、石油焦等低价值副产物生成、加工过程氢源缺乏等问题。本项目研究基于以上问题提出重质油裂解-焦炭气化耦合工艺过程,结合重油高效利用工艺开发开展了裂解-气化双功能活性中心催化剂、重质油裂解反应机理与产物分布、积碳催化剂等温微分再生反应动力学等方面的基础研究,获得的主要研究结果如下:.(1)双功能活性中心的催化剂制备与性能调控;通过水蒸气老化、碱性金属(气化活性)组分浸渍负载等方式来调控FCC催化剂表面活性中心的酸性类型与强度,得到了满足高液体收率(80 wt.%)与转化率(90%)的催化剂。结合工业催化剂制备条件与耦合工艺对催化剂要求,优选催化剂配方采用喷雾造粒方法制备具有双功能活性与特殊孔结构的催化剂,在裂解性能与FCC催化剂相当的情况下,能够大幅促进表面焦炭转化制备合成气,提高催化剂气化再生速率。.(2)重质油裂解反应机理与产物分布研究;利用流化床积分反应装置,采用工业FCC催化剂与自主制备的双功能催化剂,选取加拿大油砂沥青与委内瑞拉稠油减压渣油两种代表性的国外重油进行裂解性能研究,获得产物分布、收率与最优的操作条件,通过集中表征原料油、油气产物与催化剂表面焦炭,深化高温油气-催化剂“扩散-反应”机理认识,指导催化剂活性中心优化与制备。.(3)积碳催化剂再生微分反应特性与动力学研究;利用微型流化床反应分析仪集中考察各类积碳催化剂在不同气化反应条件下的气化高品质合成气组成(CO+H2>80%),获得表面焦炭反应行为及其活化能等动力学数据。本耦合工艺进一步改进积碳催化剂“单段气化”为“气化-燃烧”两段再生,提高重质油分级转化效率。
项目成果
期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(0)
Upgrading of Canadian Oil Sand Bitumen via Cracking and Coke Gasification: Effect of Catalyst and Operating Parameters
通过裂解和焦炭气化升级加拿大油砂沥青:催化剂和操作参数的影响
- DOI:10.1021/acs.energyfuels.7b01087
- 发表时间:2017-06
- 期刊:ENERGY & FUELS
- 影响因子:5.3
- 作者:Zhang Yuming;Huang Lei;Zhang Xiaochen;Sun Guogang;Gao Shiqiu;Zhang Shu
- 通讯作者:Zhang Shu
Reactivity and kinetics for steam gasification of petroleum coke blended with black liquor in a micro fluidized bed
微流化床中石油焦与黑液混合的蒸汽气化反应活性和动力学
- DOI:10.1016/j.apenergy.2015.01.009
- 发表时间:2015-12
- 期刊:Applied Energy
- 影响因子:11.2
- 作者:Yuming Zhang;Meiqin Yao;Shiqiu Gao;Guogang Sun;Guangwen Xu
- 通讯作者:Guangwen Xu
Deep Conversion of Venezuela Heavy Oil via Integrated Cracking and Coke Gasification-Combustion Process
委内瑞拉重油裂解与焦炭气化-燃烧一体化工艺深度转化
- DOI:10.1021/acs.energyfuels.7b01606
- 发表时间:2017
- 期刊:ENERGY & FUELS
- 影响因子:5.3
- 作者:Zhang Yuming;Huang Lei;Xi Xiaoying;Li Wangliang;Sun Guogang;Gao Shiqiu;Zhang Shu
- 通讯作者:Zhang Shu
页岩灰和FCC催化剂调控油页岩热解产物二次反应特性
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:化工学报
- 影响因子:--
- 作者:黄雷;张玉明;张亮;张晓晨;孙国刚
- 通讯作者:孙国刚
共 4 条
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其他文献
脂联素对酮病奶牛中性粒细胞自噬相关基因mRNA表达的影响
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- 期刊:中国兽医学报
- 影响因子:--
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- 通讯作者:王哲
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- 影响因子:--
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- 通讯作者:岳君容
SiC肖特基接触的直接隧穿效应
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:半导体学报 2006. 27卷 第1期:142-145
- 影响因子:--
- 作者:汤晓燕;张义门;张玉明;郭辉
- 通讯作者:郭辉
N型Ni基SiC欧姆接触比接触电阻的
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:西安电子科技大学学报,已录
- 影响因子:--
- 作者:郭辉;张义门;张玉明;汤晓燕
- 通讯作者:汤晓燕
低pH环境对体外原代培养犊牛瘤胃上皮细胞炎性通路的影响
- DOI:--
- 发表时间:2015
- 期刊:中国兽医杂志
- 影响因子:--
- 作者:郭立辉;王婷婷;赵晨旭;王亚洲;黄伟坤;邓清华;张玉明;殷立恒;张仁和;李心慰;李小兵;刘国文;王哲
- 通讯作者:王哲
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