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本文以克拉玛依常压渣油(KLAR)和轮古常压渣油(LGAR)为原料,考察了炭黑作为添加物对渣油热反应生焦行为和炭黑作为分散型催化剂的载体对渣油临氢热反应尘焦行为的影响。为了进一步研究炭黑对渣油热反应生焦行为的作用机理,采用紫外吸收光谱法和毛细管上升法考察了炭黑颗粒对沥青质的物理吸附作用,同时考察了炭黑作为添加物对蒽与四氢萘之间的氢转移反应、蒽的加氢反应以及异丙苯的裂化、脱氢反应的影响。
研究表明,炭黑作为添加物在低反应苛刻度下可以抑制克拉玛依常压渣油和轮古常压渣油热反应的生焦,减小焦炭的平均粒径;添加炭黑的渣油热反应产物中沥青质含量增加,胶质含量减少,而饱和分和芳香分没有变化;炭黑还有很好的载焦作用,可以明显减少壁相生焦。炭黑作为分散型催化剂的载体,负载Fe或Ni金属组分可以明显抑制渣油临氢热反应尘焦,比单独添加炭黑或水溶性分散型催化剂效果更好。炭黑对沥青质有很强的吸附作用,吸附沥青质能力越强的炭黑其抑焦效果越好;炭黑还可以促进蒽与四氢萘之间的氢转移反应,但对蒽的加氢反应以及异丙苯的裂化、脱氢反应没有影响。
炭黑的抑焦机理可以从以下两个方面解释:炭黑可以选择性吸附渣油中的重胶质、沥青质等重组分,使其铺展在碳质颗粒的表面,在反应初期这种铺展可以阻止这些生焦前驱物的聚合和沥青质的缔合,从而抑制尘焦;炭黑颗粒还可以活化供氢组分上的氢原子,促进渣油的内部氢
转移反应,使吸附在炭黑周围的沥青质自由基优先被活化氢封闭,抑制沥青质的缩合生焦。