基于分布活化能模型法的重油热解动力学对比研究

作者：熊青安; 张玉明^*; 李家州; 张炜; 陈哲文

来源：过程工程学报, 2023, 23(10): 1421-1434.

• 重油
• 热解反应特性
• 等转化率法
• 分布活化能模型

采用热重质谱联用技术，考察大港油浆(DG-SO)、青岛减压渣油(QD-VR)和加拿大油砂沥青(CA-OB)等三种重油的热解反应特性，分别采用Friedman法、FWO法和分布活化能模型(DAEM)求取重油热解反应的动力学参数。结果表明，饱和分和芳香分含量相对较高的DG-SO热解反应活性最高，胶质和沥青质含量相对较高的QD-VR热解反应活性最低。H2,CH4,CO和CO2等热解气体的释放曲线与重油热解的反应温度区间相对应，释放曲线的形状、强度和温度区间的差异主要归因于重油组成及其相应的热解反应活性。等转化率法中Friedman法的分析结果更准确，DG-SO,QD-VR和CA-OB在转化率0.1～0.9的平均反应活化能分别为80.15,177.00和174.56 kJ/mol。单组分高斯型DAEM能够准确描述QD-VR的SARA(饱和分、芳香分、胶质和沥青质)转化率0～1区间的活化能，且计算得到它们的活化能分别为107.78,210.88,268.75和285.44 kJ/mol，而四组分高斯型DAEM法能够准确描述重油转化率0～1区间的活化能，且计算得到DG-SO,QD-VR和CA-OB的加权平均活化能分别为148.92,205.92和190.37 kJ/mol。通过对比QD-VR的平均活化能及其SARA组分的平均活化能，发现重油热解过程中SARA各组分之间的相互作用导致其平均活化能与重油中芳香分的平均活化能相近。与此同时，通过对比QD-VR的虚拟四组分和其SARA组分的平均活化能，发现重油热解过程中胶质和沥青质的存在提高了饱和分和芳香分的平均活化能，而饱和分和芳香分的存在降低了胶质和沥青质的平均活化能。

• 单位
  重质油国家重点实验室; 中国石油大学（北京）