毕业时间：2024年6月（硕士）

毕业去向：中国石化石油化工科学研究院天津基地

导师：史权 教授

学科专业：化学工程与技术

研究方向：石油与天然气化学

 

学位论文题目

封闭体系原油热解反应分子转化规律

Molecular transformation during thermal pyrolysis of crude oil in closed system

 

论文摘要

热裂解反应是石油加工中不可或缺的一环，对于生产轻质燃料油、润滑油等石油产品具有重要意义，而其反应机理和反应规律一直是石油化学研究的重要内容。目前相关研究一般在常压开放体系下进行，这使得实验结果不能表现真实的反应规律。而石油组分在封闭体系的热解反应行为仍然缺乏深入的理论认识。本研究选取性质差异巨大的3种原油，在密闭黄金管内，不同压力下进行实验，使用气相色谱质谱联用仪以及高分辨质谱对反应产物进行表征，从而研究压力对密闭体系内原油热解反应液体产物的分子组成的影响。

结果表明，在原油热解反应起始温度450ºC的实验条件下，压力对热解产物的影响显著。降低压力有利于更多轻质正构烷烃以及烯烃的生成，但液态产物收率下降。重点研究了压力对烯烃生成的影响，发现在0.6-0.9 MPa的压力区间内存在一个控制烯烃生成的阈值。压力过低还会导致烯烃大量生成。因此，控制热解反应压力是控制烯烃生成和产物轻质化的关键。

研究了原油裂解前后杂原子化合物的组成变化，发现酚类化合物随压力降低呈现高缩合短侧链到低缩合短侧链的变化，表明酚基自由基在热解中具有较高的活跃度；石油酸类、非碱性氮类以及碱性氮类化合物在低压下更易分解。证明了通过控制原料中酚类物质，可以对产物的杂原子化合物种类进行预测。这些发现对于预测和控制产物中杂原子化合物的种类和含量具有重要意义，有助于提升石油产品的质量和性能。本研究加深了对封闭体系下原油热解反应分子转化规律的理解，为石油加工工业提供理论支撑和技术指导。

关键词：热解；分子组成；压力；烯烃；酸性含氧化合物