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随着我国进口含硫原油的增多以及对车用燃料硫含量的限制更加严格,炼油厂加工技术方案的选择及开发难度加大,因此对含硫原油的硫分布以及在加工过程中硫的走向和在产品中的分布等进行深入研究,对加工方案的选择具有重要理论和实用价值。
论文首先对俄罗斯原油以及其与大庆原油3:7的混合原油进行了常规评价,得到了主要物性、各馏分中硫化物含量和类型分布,在此基础上,重点对上述原油的渣油采用超临界流体萃取分馏(SFEF)技术进行了详细切割分离,深入分析了渣油的性质组成及化学结构。将纯化合物基团贡献法计算沸点的方法运用到渣油物系,建立了渣油结构参数与基团之间的联系,成功的修正了渣油沸点模型参数,建立了基团贡献法估算重质油沸点的新方法。
其次,在上述分析表征基础上,利用氧化还原法、配位体交换色谱、PYGC-PFPP、XPS等方法,对渣油硫化物类型分布、渣油及其超临界萃取窄馏分热裂解产物中硫化物及类型分布、馏分油及其催化裂化产物中硫化物的类型分布进行了详细实验分析研究,发现俄罗斯渣油的硫化物类型特征与其它渣油的显著不同是渣油中含有亚砜类硫,并发现随SFEF馏分变重,硫醚硫所占的比例下降;亚砜类硫所占比例增加。
第三,采用固定流化床,在较宽反应温度和剂油比的范围内研究了含硫原油渣油及其SFEF馏分催化裂化的反应性能,发现:①随着反应温度的升高,常压渣油(AR)和馏分油(VGO)催化裂化的干气、液化气产率升高,轻油产率下降;而AR的焦炭产率轻微下降,VGO的焦炭产率显著上升;②随着剂油比的升高,AR和VGO催化裂化干气产率、液化气产率、焦炭产率都逐渐上升;其中AR裂化产物中汽油的硫含量逐渐下降,柴油的硫含量快速上升;③拟合得到了俄罗斯AR在优化反应条件下(520℃,剂油比为6,水油比为0.25)的催化裂化反应性能关联式,并能很好的预测相同条件下混合AR的SFEF窄馏分的催化裂化反应产物;④典型反应条件下,催化裂化产品中气体、汽油、柴油和焦炭中的硫分别占总硫的40m%、3m%、30m%和5m%左右,轻油中的硫含量与原料中的硫含量成线性关系:轻油中硫含量(μg/g)=61%×原料中硫含量(μg/g)。
最后,构建了含硫原油评价数据库,共计42个表,200多种原油评价实验数据,开发了含硫原油实验数据管理系统。实现了对含硫原油实验数据与其他应用程序的交换、用户管理、分类查询、馏分数据的图表显示及打印以及含硫原油实验数据的综合开发利用功能。应用人工神经网络预测方法建立了含硫原油VGO的密度、残炭、相对分子质量和H/C与其饱和份含量的预测模型,具有较好的预测能力。