【正文】 (1)建立 “助流化劑 +重油 殘?jiān)?”湍流床 氣化反應(yīng)器和 “助流化劑 +氣化灰渣 ”耦合流化床燃燒器的 放大設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 ，確定反應(yīng)器構(gòu)型和操作參數(shù)； (2)形成重油殘?jiān)咝У臀廴疽?guī)?；茪涞脑图夹g(shù)； (3)總結(jié)研究工作，提交總結(jié)報告。 (1)形成一個分離塔中同時將重油分離為催化裂化原料、加氫處理原料及重油殘?jiān)娜鹿に嚵鞒蹋? (2)掌握對粒塔內(nèi)氣體流動、擴(kuò)散行為的影響因素；確定大型工業(yè)裝置噴霧造粒進(jìn)料系統(tǒng)； (3)掌握造粒塔放大設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)大型工業(yè)裝置；形成旋風(fēng)分離器和過濾器的工程設(shè)計(jì)軟件； (4)發(fā)表論文 7 篇，申請發(fā)明專利 2件； (5)總結(jié)研究工作，提交總結(jié)報告。 (1)獲得氣化溫度、壓力和氛圍等對重油殘?jiān)鼩饣挠绊懸?guī)律，初步掌握重油殘?jiān)c煤共氣化的特性； (2)獲得氣化灰渣的燃燒反應(yīng)熱力學(xué)及動力學(xué)性質(zhì)；獲得 組分對 “助流化劑 +氣化灰渣 ”異性混和顆粒體系流化特性的影響 ； 建立 “助流化劑 +氣化灰渣 ”體系的流 動模型 ；獲得過程工程參數(shù)的綜合影響規(guī)律，形成工藝集成的技術(shù)基礎(chǔ)； (3)總結(jié)研究工作，提交總結(jié)報告。 2. 在重油梯級分離過程的放大規(guī)律及設(shè)計(jì)方法方面： (1)采用建立的熱力學(xué)模型，模擬梯級分離過程可引入萃取塔的物流對萃取分離塔各部位物料平衡及組成的影響； (2)采用直接取樣法和數(shù)值模擬方法，考察不同條件下助流劑與萃余殘?jiān)w粒的混合和分離特性； (3)基于理論分析、數(shù)值模擬 與實(shí)驗(yàn) 測量 ， 研究大差異二元顆粒體系旋流分離和過濾分離性能的計(jì)算模型； (4)對優(yōu)選的噴嘴形式進(jìn)行熱態(tài)實(shí)驗(yàn)，測量噴嘴的特性參數(shù)和造粒后瀝青顆粒的密度和粒度，研究噴嘴放大規(guī)律； (5)對不同尺寸和結(jié)構(gòu)的造粒塔內(nèi)的多相流動、氣固分離、溶劑氣化和氣固換熱耦合過程進(jìn)行研究，解決造粒塔的冷卻和溫度控制問題、粘性顆粒的氣固分離問題，為造粒塔的工業(yè)放大提供參考。 與設(shè)計(jì)方法方面： (1)進(jìn)行重油殘?jiān)c煤共氣化反應(yīng)特性的基礎(chǔ)研究； (2)固定氣速，考察助流化劑引入比例對“助流化劑 +重油 殘?jiān)?”異性混合顆粒湍流床流化特性的影響 ； 固定助流化劑引入比例，考察環(huán)流床內(nèi)環(huán) 氣速、外環(huán)氣速以及提升管氣速的變化對異性顆粒耦合流化床床層壓降、床層的局部密度分布、床層內(nèi)顆粒停留時間分布的影響； (3)建立 “助流化劑 +氣化灰渣 ”異性 顆粒體系 流動模型，并進(jìn)行數(shù)值模型分析。 (1)獲得能表征重油組分組成的分子結(jié)構(gòu)庫生成方法； (2)揭示“可轉(zhuǎn)化”與“不可轉(zhuǎn)化”分子在不同超臨界流體萃取窄餾分中的分布規(guī)律，發(fā)展基于重油分子結(jié)構(gòu)信息的相平衡模型； (3)建立重油組分催化轉(zhuǎn)化性能的表征方法， 深化 對 重油特征分子 發(fā)生催化 裂化、加氫裂化反應(yīng)機(jī)理 的認(rèn)識； (4)在 SCI 源期刊上發(fā)表論文 8 篇，申請發(fā)明專利 1件。 (1)探明催化劑的作用機(jī)理和構(gòu)效關(guān)系 ， 建立 動力學(xué) 研究新 方法 ， 了解催化劑制備過程中活性相納米粒 子的形成和長大機(jī)制 ； (2)揭示催化劑中分子篩活性組分和基質(zhì)的作用機(jī)理，提出重油大分子的有效轉(zhuǎn)化途徑和新型重油催化裂化催化劑的設(shè)計(jì)方法；掌握高硅 NaY規(guī)模化合成和后改性的成套技術(shù)； (3)建立汽油加氫改質(zhì)催化劑放大制備過程的質(zhì)量控制指標(biāo)，完成放大催化劑的穩(wěn)定性評價； (4)認(rèn)識柴油加氫催化劑制備參數(shù)與催化劑理化性質(zhì)、催化性能的關(guān)系，形成柴油加氫催化劑的制備方法和過程調(diào)控方法； (5)在 SCI 源期刊上 發(fā)表論文 20~25篇，申請專利 12~14件。 (2)掌握萃余殘?jiān)?、操作條件及汽提器結(jié)構(gòu)形式等對二元顆粒流化與汽提性能的影響規(guī)律 。 (3)確定重油特征分子中氮、硫、金屬在化學(xué)轉(zhuǎn)化過程中 的轉(zhuǎn)移規(guī)律 。 年度 研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 第 二 年 面： (1)采用釕離子選擇性催化氧化 (RICO)等方法獲得重油芳香類組分結(jié)構(gòu)的橋鏈、側(cè)鏈及芳香核結(jié)構(gòu)信息 。 (1)獲得 熱解升溫速率、溫度、氣氛等因素對重油殘?jiān)簯B(tài)收率和殘?jiān)?(固態(tài) )收率的影響規(guī)律 。 (3)根據(jù)清潔汽油要求確定汽油的加氫改質(zhì)方案；了解柴油加氫改質(zhì)過程的機(jī)理，建立柴油加氫催化劑的活性相結(jié)構(gòu)模型，了解活性相的形成機(jī)制 。 (3)在 SCI源期刊上發(fā)表論文 4篇，申請發(fā)明專利 1件。 (4)在 SCI源期刊上發(fā)表論文 6篇，申請發(fā)明專利 1件。 Fuels》的副主編；項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在項(xiàng)目執(zhí)行期間共舉辦和承辦了 4 次重油加工領(lǐng)域的國際會議，廣泛的國際國內(nèi)學(xué)術(shù)交流不僅進(jìn)一步擴(kuò)大了我國在重油加工領(lǐng)域的國際影響，而且進(jìn)一步凝練了項(xiàng)目的關(guān)鍵科學(xué)問題，明確了項(xiàng)目研究的方向，這就為本項(xiàng)目的開展奠定了良好的人才和學(xué)術(shù)基礎(chǔ)。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室溶劑體系優(yōu)化的基礎(chǔ)上，利用 100 噸 /年中試裝置進(jìn)行工藝條件優(yōu)化和對獲得的梯級分離窄餾分進(jìn)行催化轉(zhuǎn)化性能研究，基于 100 噸 /年中試裝置實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和 萬噸 /年示范裝置操作數(shù)據(jù)的對比分析，結(jié)合計(jì)算流體力學(xué) (CFD)模擬和工藝流程模擬，完全有可能獲得梯級分離過程及其關(guān)鍵裝備的設(shè)計(jì)與放大方法，并在項(xiàng)目依托部門的支持下獲得示范應(yīng)用。類似的技術(shù)路線在國內(nèi)外未見報導(dǎo)。 ，深入研究重金屬對殘?jiān)鼩饣阅艿挠绊?，揭示引入異性顆粒改善流化性能的協(xié)同作用機(jī)制和調(diào)控規(guī)律，提出提升管燃燒和湍動床氣化相耦合的重油殘?jiān)鼩饣茪湫鹿に?，發(fā)展其放大設(shè)計(jì)方法，最終形成低二氧化碳排放的殘?jiān)w粒制氫新過程。 ：通過重油分析表征新方法、重油復(fù)雜多層次組成、結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)性質(zhì)關(guān)系及其催化性能研究成果的集成，推進(jìn)重油化學(xué)向分子層次發(fā)展；通過重油梯級分離、高效潔凈轉(zhuǎn)化、重油殘?jiān)C合利用等三個方面應(yīng)用成果的集成，形成重油梯級分離與高效潔凈轉(zhuǎn)化的完整技術(shù)路線。項(xiàng)目研究目標(biāo)、實(shí)現(xiàn)目標(biāo)必須解決的關(guān)鍵科學(xué)問題以及研究重點(diǎn)與上一期 973項(xiàng)目的聯(lián)系及區(qū)別見表 。 “可轉(zhuǎn)化”與“不可轉(zhuǎn)化”分子的高選擇性重油梯級分離體系和工藝過程，掌握重油梯級分離過程和重油殘?jiān)鼩饣茪溥^程的放大規(guī)律，建立重油梯級分離和重油殘?jiān)鼩饣茪溥^程的設(shè)計(jì)放大方法；發(fā)展催化材料的復(fù)合與組裝方法，研制出 1個級配系列的重油加氫處理催化劑、 2~3個重油催化裂化催化劑和 2~3個重油加工產(chǎn)品改質(zhì)催化劑；集成上述成果，形成以“梯級分離為龍頭、以催化轉(zhuǎn)化為核心、以殘?jiān)木C合利用相配套”的重油高效潔凈轉(zhuǎn)化新技術(shù)路線，并在產(chǎn)業(yè)部門的 支持下獲得示范應(yīng)用，在產(chǎn)品質(zhì)量滿足未來清潔燃料標(biāo)準(zhǔn)的前提下使劣質(zhì)重油轉(zhuǎn)化的輕質(zhì)產(chǎn)品收率較焦化工藝路線提高 5個百分點(diǎn)。 二、預(yù)期目標(biāo) (一 )本項(xiàng)目的總體目標(biāo)： 、結(jié)構(gòu)與物理化學(xué)性質(zhì)的系統(tǒng)分析表征方法，揭示重油的組成、結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)及催化轉(zhuǎn)化行為的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，推動重油化學(xué)向分子層次發(fā)展，保持我國在重油加工基礎(chǔ)理論研究方面的國際先進(jìn)地位。 (5)從“半合成”和“原位晶化”兩條技術(shù)路線 來設(shè)計(jì)催化劑基質(zhì)組分和催化劑制備技術(shù)路線，研制出 2~3種重油高效催化裂化催化劑，獲得工業(yè)化應(yīng)用，使重油轉(zhuǎn)化能力提高 ，目的產(chǎn)品收率增加 1個百分點(diǎn)。主要研究內(nèi)容為： (1)認(rèn)識重脫殘?jiān)椭辛虻衔铩⒍喹h(huán)芳烴及金屬有機(jī)化合物加氫反應(yīng)的熱力學(xué)和動力學(xué)行為，建立平衡催化劑裂化和加氫活性的催化劑活性調(diào)控方法；根據(jù)重脫殘?jiān)偷姆肿咏Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)，構(gòu)筑具有適宜孔道與酸性分布的特定功能型加氫處理催化劑載體材料；系統(tǒng)研究重脫殘?jiān)图託涮幚硇芘c反應(yīng)物料的流動、傳質(zhì)和催化劑性能之間的內(nèi)在規(guī)律，確定催化劑級配方案和最優(yōu)的工藝條件。為此，必須解決如下基礎(chǔ)問題： (1)基于對重脫殘?jiān)椭袩N類 分子和非烴分子 (主要是含硫、含氮化合物以及金屬有機(jī)化合物 )在分子水平上結(jié)構(gòu)特征的認(rèn)識，分別設(shè)計(jì)具有定向脫殘?zhí)?、脫硫、脫氮和加氫裂化功能的催化劑孔結(jié)構(gòu)與酸性能，發(fā)展精確調(diào)控催化劑載體孔結(jié)構(gòu)、表面酸性、組分間相互作用強(qiáng)度及活性相粒子形貌和尺寸的方法；基于各反應(yīng)器的反應(yīng)深度及其對催化劑活性的要求，確定各催化劑金屬組分的類型及含量，掌握金屬組分的不同引入方法對于催化劑中金屬活性組分狀態(tài)及性能的影響規(guī)律，獲得具有定向脫殘?zhí)?、脫金屬、脫硫、脫氮和加氫裂化功能的催化劑制備方法；研制配套的保護(hù)劑、脫金屬催化劑、脫硫催化劑、 脫氮催化劑，考察各催化劑活性水平對產(chǎn)物性質(zhì)的影響，確定各催化劑的適用工藝參數(shù)范圍；基于上述催化劑系列，發(fā)展重脫殘?jiān)图託涮幚硇逻^程。 (2)在項(xiàng)目依 托部門的支持下，完成 萬噸 /年示范裝置的運(yùn)行，獲得系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立過程及其關(guān)鍵裝備的設(shè)計(jì)放大方法，為重油梯級分離過程百萬噸級工業(yè)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。 (2)掌握重油超臨界流體萃取分離過程的傳遞規(guī)律、殘?jiān)軇w系在噴霧造粒過程中的快速相變行為、殘?jiān)斔瓦^程中的多相流動特性，發(fā)展重油多級萃?。陀鄽?jiān)?/溶劑噴霧造粒 /溶劑回收－殘?jiān)斔婉詈线^程及其關(guān)鍵裝備的設(shè)計(jì)放大方法，為 百萬噸級的工業(yè)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。 (3)系統(tǒng)研究重油分子在催化劑上的擴(kuò)散、吸附 及轉(zhuǎn)化行為，為構(gòu)建基于孔道結(jié)構(gòu)和酸性分布調(diào)變的重油高效潔凈轉(zhuǎn)化催化劑體系奠定理論基礎(chǔ)。 (3)從分子層次描述重油分子在催化劑上的擴(kuò)散、吸附 及轉(zhuǎn)化規(guī)律，突破集總動力學(xué)采用平均組成結(jié)構(gòu)對重油轉(zhuǎn)化機(jī)理描述的局限性，指導(dǎo)重油輕質(zhì)化催化