催化裂化条件下环烷芳烃的定向转化控制机理研究

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基本信息

  • 批准号：
    21776312
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    陈小博
  • 依托单位：
    中国石油大学（华东）
  • 学科分类：
    B0815.能源化工
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The integration of hydrogen pretreatment and fluidized catalytic cracking (FCC) has become one of the most preferred routes in processing heavy oil. Naphthenic aromatics generated in the hydrogenation process will undergo naphthenic ring-opening reactions and dehydrogenation condensation reactions during FCC processing. The relative proportion of these two reaction paths is a key factor to determine the yield and quality of products in the integration process. Therefore, it is very important and significant to investigate the mechanism of selective transformation of naphthenic aromatics during FCC process and how to control their different reactions. This project will use the online GC*GC TOF-MS/FID and the situ catalytic characterization technique to construct the reaction networks of naphthenic aromatics on different zeolite catalysts. To achieve selective transformation of naphthenic aromatics, the influence mechanism of the acid properties, pore structure, grain size and reaction conditions on different reaction paths will be investigated, and then the controlling measures to adjust different reaction paths of naphthenic aromatics will be explored. The hydrogen transfer and dehydrogenation condensation will be inhibited and the selective ring opening will be promoted to transform naphthenic aromatics into mono-aromatics and light olefins. The accomplishment of this project will obtain an important principle to optimize the integration process of hydrogen pretreatment and FCC, and propose a new profitable route to utilize the light cycle oil and heavy cycle oil.
原料加氢预处理—催化裂化组合工艺，已成为重油轻质化过程的首选路线之一。加氢过程中生成的环烷芳烃，在催化裂化条件下的转化路径（倾向于开环裂化还是脱氢缩合）是决定该组合工艺产品收率和产品质量的关键。因此，研究催化裂化条件下环烷芳烃的定向转化机理，调控其不同转化路径，具有重要的理论价值和现实意义。本项目结合在线的GC*GC TOF-MS/FID联用仪和原位催化表征技术，构建环烷芳烃在不同分子筛催化剂上的初始反应网络和二次反应网络；探索环烷芳烃不同转化路径的控制机理和关键调变措施，通过控制环烷芳烃在活性位上的初始反应方向和氢转移等关键反应，来抑制脱氢缩合反应，促进其选择性开环裂化成单环芳烃和低碳烯烃等高附加值产品，从而实现环烷芳烃的定向转化。完成该研究可为渣油加氢预处理—催化裂化组合工艺的优化，以及FCC装置的轻、重循环油通过部分加氢—催化裂化过程实现高值化利用新技术的开发奠定重要的理论基础。

结项摘要

原料加氢预处理—催化裂化组合工艺，已成为重油轻质化过程的首选路线之一。加氢过程中生成的环烷芳烃，在催化裂化条件下的转化路径（倾向于开环裂化还是脱氢缩合）是决定该组合工艺产品收率和产品质量的关键。本研究首先明确了环烷芳烃在USY、Beta、ZSM-5三种分子筛上的初始反应方向和二次反应规律，并构建了其主要反应网络。其次，明确了分子筛的酸量、酸类型及酸强度等因素在环烷芳烃开环裂化方面的调控作用。在此基础上，从提高环烷芳烃在ZSM-5分子筛上的扩散能力和增加ZSM-5分子筛外表面酸性位的可接近性等方面提高了其催化性能，并揭示了孔结构、晶粒大小等结构性质对环烷芳烃开环裂化和氢转移等关键反应的调控机理。同时，利用Y型分子筛以及ZSM-5和Beta分子筛的各自优势，采用双活性组分和复合分子筛的方式，通过不同分子筛催化作用的耦合，也实现了对环烷芳烃不同催化反应路径的调控。本项目巧妙地根据环烷芳烃的分子结构特点——既含有相对稳定的苯环又含有能够开环裂化的环烷环，通过控制环烷环的开环裂化和氢转移等关键反应，达到调变其不同转化路径的目的，设计并合成出能够促进环烷芳烃高效转化多种分子筛材料，从而将环烷芳烃定向转化为BTX和低碳烯烃等高附加值产品，实现了环烷芳烃的定向转化和重油资源的高效利用，是符合原子经济性的绿色石油分子化学加工过程，具有前瞻性。该研究结果可为环烷芳烃高效转化催化剂的设计提供理论基础，同时也为工业上加氢LCO、加氢蜡油等富含环烷芳烃组分高效催化转化适宜催化剂和工艺方案的选取提供理论指导。

项目成果

期刊论文数量（29）
专著数量（0）
科研奖励数量（3）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
A DFT Study for Catalytic Deoxygenation of Methyl Butyrate on a Lewis Acid Site of ZSM-5 Zeolite
ZSM-5沸石路易斯酸位上丁酸甲酯催化脱氧的DFT研究
  • DOI：
    10.3390/catal10111233
  • 发表时间：
    2020-10
  • 期刊：
    Catalysts
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Xiaobo Chen;Ruiying Li;Hao Yan;Yibin Liu;Chaohe Yang
  • 通讯作者：
    Chaohe Yang
Conceptual Coupled Process for Catalytic Cracking of High-Acid Crude Oil
高酸原油催化裂化概念耦合工艺
  • DOI：
    10.1021/acs.iecr.9b00520
  • 发表时间：
    2019-03-27
  • 期刊：
    INDUSTRIAL & ENGINEERING CHEMISTRY RESEARCH
  • 影响因子：
    4.2
  • 作者：
    Liu, Yibin;An, Zhiyuan;Yang, Chaohe
  • 通讯作者：
    Yang, Chaohe
Deoxygenation mechanism of methyl butyrate on HZSM-5: A density functional theory study
HZSM-5上丁酸甲酯的脱氧机理：密度泛函理论研究
  • DOI：
    10.1016/j.mcat.2019.110588
  • 发表时间：
    2019-12-01
  • 期刊：
    MOLECULAR CATALYSIS
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Li, Ruiying;Yan, Hao;Yang, Chaohe
  • 通讯作者：
    Yang, Chaohe
Revealing the Effect of Nickel Particle Size on Carbon Formation Type in the Methane Decomposition Reaction
揭示镍粒径对甲烷分解反应中碳形成类型的影响
  • DOI：
    10.3390/catal10080890
  • 发表时间：
    2020-08
  • 期刊：
    Catalysts
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Wei Liang;Hao Yan;Chen;Dong Lin;Kexin Tan;Xiang Feng;Yibin Liu;Xiaobo Chen;Chaohe Yang;Honghong Shan
  • 通讯作者：
    Honghong Shan
不同碳数脂肪酸甲酯在HZSM-5分子筛中吸附行为的分子模拟
  • DOI：
    10.3969/j.issn.1001-8719.2020.03.014
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    石油学报. 石油加工
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    党宇;李瑞英;闫昊;刘熠斌;冯翔;金鑫;陈小博;杨朝合
  • 通讯作者：
    杨朝合

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  • 通讯作者：
    杨朝合
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  • 作者：
    陈小博;刘应亮;艾鹏飞;李毅东;谭宁会
  • 通讯作者：
    谭宁会

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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