鲁倩文何 帆李永红*苗振宇孙宏伟

(1.天津大学化工学院,天津 300072; 2.南开大学化学系,天津 300071)

随着高品质原油储量的日益减少,有效开采和利用占世界原油储量约70%的重油显得愈发重要[1-4]。然而,由于重油具有黏度高、密度大、流动性差和含有杂原子较多等缺点,不能对其直接进行改质升级[5-7]。近来,超临界水改质升级技术因其无需催化剂、生焦少以及经济环保等优势引起越来越广泛的关注[8-11]。Sato等[12]的研究表明沥青质可以在超临界水(SCW)中发生分解,并且其转化率随温度和水密度增加而增加。他们[13]也表明随着极性有机氢化分子的加入,该转化率将得到进一步的提高。Motimoto等[7]进行了油砂沥青在超临界水中改质的研究,得到大量轻质产品和少量焦炭。他们认为这一良好的改质结果是由于超临界水的高分散效应促进了重组分的分子内脱氢并抑制了复合反应的发生。此外,Cheng等[14]进行了减压渣油在超临界水中的热转化研究,得到了和Motimoto等[7]相似的结论。

研究表明,超临界水可以有效地脱除重油中的S、N、Ni和V等杂原子[15-16]。本课题组先前的研究[17-18]给出了异丙基苯硫醚在超临界水中脱硫以及异喹啉在超临界水中脱氮的详细机理。异丙基苯硫醚在超临界水中的脱硫包含4个步骤,超临界水分子主要作为反应物和氢转移催化剂参与反应。异喹啉是1种含氮杂环化合物,可以通过3条路径同时进行开环和脱氮过程,超临界水短链水分子簇可以催化每一步反应从而降低反应能垒。……