重油悬浮床加氢纳米催化剂的表面修饰设计及其扩散调控与反应行为

Heavy oil slurry-phase hydrocracking using dispersed catalysts is more suitable to process the inferior heavy oil. The preparation, diffusion control and reaction behavior in residue colloid of new dispersed catalysts is of great significance for the developing and spreading of slurry-phase hydrocracking technology. Molecular dynamics simulation and experimental method will be used to study the diffusion and adsorption of modified Mo, Ni sulfide nano-catalysts in residue colloid, and to construct the diffusion kinetics models of modified nano catalyst particles in “oil content-transient phase-asphaltene colloidal nucleus” colloidal unit of residue. The influence of the main functional group and structure of ligands on the diffusion of modified nano catalyst particles will be discussed, in order to realize the “core-affinity” diffusion control of modified nano catalyst particles in residue colloid unit, and to suppress effectively the condensation of asphaltene colloidal nucleus. Additionally, the influence of ligand structure and diffusion control on the catalytic performances of the modified nano catalysts in residue slurry-phase hydrocracking will be explored.

重油悬浮床加氢工艺采用具有高分散度和高加氢抑焦活性的分散型催化剂，更适宜处理劣质重油。新型高效分散型催化剂的研制及其在重油胶体中的扩散调控与反应行为，对于悬浮床加氢工艺的发展和推广意义重大。本课题拟采用分子动力学模拟和实验室试验两种手段，研究表面修饰后硫化态Mo、Ni纳米催化剂在重油胶体中的扩散与吸附规律，构建修饰后纳米催化剂在重油胶体结构单元“油分-溶剂化层-沥青质胶核”中的扩散动力学模型，揭示修饰配体分子主要官能团和骨架结构对纳米催化剂在重油胶体中扩散与分布的影响规律，实现修饰后纳米催化剂在重油胶体中的“亲核扩散”设计，高效抑制沥青质胶核缩合生焦反应的发生。建立悬浮床加氢反应条件下修饰后纳米催化剂在重油中的扩散模型，探究纳米催化剂表面修饰分子结构调变和定向扩散控制对其催化加氢抑焦性能的影响规律。

重油悬浮床加氢工艺采用具有高分散度和高加氢抑焦活性的分散型催化剂，更适宜处理劣质重油。新型高效分散型催化剂的研制及其在重油胶体中的扩散调控与反应行为，对于悬浮床加氢工艺的发展和推广意义重大。本项目精确测定了两种不同基属减压渣油的结构族组成参数，据此构建了平均分子结构模型；揭示了表面修饰对硫化钼纳米催化剂性能没有表现影响的原因，明确了二硫化钼与重油大分子稠环结构之间的强相互作用使硫化钼纳米催化剂在重油反应过程中二次分散，表现出优异的催化抑焦性能；揭示了硫化镍纳米催化剂表面修饰配体分子结构对重油组分在其表面吸附与分布的影响规律；深入认识了配体分子结构对纳米硫化镍催化剂在重油胶体体系中扩散趋势的影响；揭示纳米硫化镍催化剂表面结构与重油催化加氢之间的构效关系。本项目在执行期间公开发表学术论文4篇，授权中国发明专利4项，培养硕士生2名。本项目的顺利开展为重油悬浮床加氢分散型催化剂的开发和设计提供了理论指导，并为类似复杂反应体系的高效“定向”催化研究提供参考，具有重要的理论意义和实际应用价值。