重质油国家重点实验室

 

重质油国家重点实验室

1、实验室简介

“重质油国家重点实验室”于1989年立项建设，1995年通过国家验收并正式对外开放。实验室分设于中国石油大学(北京)和中国石油大学(华东)两个校区，依托于化学工程与技术一级学科。“重质油国家重点实验室”是我国唯一以重质油为主要研究对象的国家重点实验室，整体定位是开展重质油高效转化与优化利用基础研究，实现核心理论突破，引领发展重质油高效转化与洁净利用创新技术，最大限度地从重质油生产社会所急需的清洁汽油、柴油等轻质车用燃料和乙烯、丙烯等化工原料，实现能源和环境的和谐发展。

实验室紧密围绕重质油化学、重质油转化利用催化剂和重质油转化利用工艺与工程三个主要研究方向：

1）重质油化学

建立重质油组成结构定性及定量分析的系统方法，不断推进重质油化学结构的认识从超分子的“组分”层次逐步向“分子”层次发展；进一步针对重质油成因、成藏及高效开采开展有机质成油化学、油田化学及环境化学研究；针对重质油高效清洁转化与利用开展转化化学及绿色化学研究。

2）重质油转化利用催化剂

基于重质油复杂的物理及化学特征的深入认知，开展相关催化材料及催化剂研究，发展催化材料的分子设计方法，“量体裁衣”地构建重质油高效转化、清洁燃料生产、石油生产过程污染控制和重质油加工产品洁净利用的高效催化剂体系。

3）重质油转化利用工艺与工程

基于重质油成因成藏及化学组成与结构的深入认知、重质油转化化学特征的定量掌握和催化剂体系的高效构建，发展重质油高效开采、重质油轻质化、清洁油品生产、石油生产过程污染控制、重质油残渣高附加值利用及高效分离石油生产过程副产氢气的创新工艺方法，深入系统开展多相流动反应工程基础研究，配套开发专用关键装备，进行节能减排导向的系统工程优化，加速研究成果产业化。

2、中国石油大学（华东）部分研究团队

实验室目前固定研究人员60余名，拥有2个教育部创新团队，其中国家杰出青年基金获得者4人、教育部新世纪优秀人才8人。其中中国石油大学（华东）固定研究人员33人，分析测试人员12人。研究人员中教授24人，具有博士学位的32人，具有1年以上国外学习、进修经历的有16人。华东分室在重质油化学、催化裂化新技术开发、重油加氢转化和柴油加氢精制、重油热转化、重质油开采、沥青化学及生产技术、膜分离和生物技术开发等领域形成了特色和优势。

主      任：刘晨光

常务副主任：杨朝合

副  主  任：柳云骐  李春义

主任助 理：徐  海  吴明铂  李彦鹏

秘      书：陈小博  柴永明

3、科研设备

实验室现有使用面积 7000 平方米，拥有开展重质油化学与加工应用基础研究的各种现代仪器设备，其中30万元以上设备55台套，具备承担国家重大科学研究项目的基础能力。形成了比较完整的材料合成与分析测试平台、反应与工艺研究开发平台、石油产品分析测试平台、生物工程与技术研发平台。

为了实现资源共享，提高大型仪器使用率，实验室建成了统一管理的分析测试中心、工程中试平台和工业试验基地。（1）仪器分析中心：拥有的主要大型仪器设备基本覆盖了从重质油化学组成结构分析到石油开采、石油加工过程各类主要产品所需要的分析检测，以及新材料合成与测试需求。（2）工程中试平台：自主设计，建有催化裂化、重质油加氢裂化、馏分油加氢、延迟焦化等多套中试装置，为新技术开发及放大提供了重要支撑。（3）工业试验基地：校办炼化产业已形成原油加工能力400万吨规模，成为重要科研成果的工业放大和示范基地。

 

 4、特色技术

 

研究方向

 

     特色技术

 

  p  两段提升管催化裂化技术

 

创立了工业提升管反应历程示踪研究新方法和三相三维流动反应模拟方法，揭示了工业提升管反应器催化裂化反应本质，建立了“有效抑制干气和焦炭生成的强化催化裂化” 理论，发明了“两段提升管催化裂化新技术”，提高了催化裂化轻质油品收率。

该技术获授权发明专利8项，实用新型专利3项；发表学术论文90多篇，被SCI、EI收录52篇；获得了1项国家科技进步二等奖和4项省部级科技成果一等奖；该技术已在12套工业装置上成功应用，近三年新增经济效益30.13 亿元。

p  两段提升管催化裂解多产丙烯（TMP）技术

两段提升管催化裂解多产丙烯（TMP）的技术关键是针对不同的催化原料和生产目的确定理想反应条件和匹配催化剂，采用新型两段提升管反应器和设有多个反应区的反应工艺技术，通过组合进料和控制不同反应组分适宜的反应时间，实现反应工艺和催化剂的优化配合，达到增产丙烯、控制干气和兼顾轻质油品生产的目的。TMP技术整体水平达到国际先进水平，在多产丙烯兼顾轻油方面达到国际领先水平。

2006年，在大庆炼化分公司改造建设的12万吨/年TMP装置上的工业试验结果表明，以大庆常压重油为原料，丙烯收率＞20%；干气+焦炭收率＜15%；汽油的研究法辛烷值大于95，烯烃含量可降低至30vol％以下。目前该技术获得授权专利6项，省部级一等奖3项，工业运行装置3套，设计和在建装置6套。 

  p  重油悬浮加氢技术；

重油悬浮床加氢技术的本质是在微量分散型催化剂存在下的临氢热裂化过程，其优势在于对原料中杂质没有限制，可以处理高硫、高残炭、高沥青质、高金属的劣质重油，重油转化率高，产品质量好。

该技术是由中国石油与天然气股份有限公司、中国石油大学（华东）、清华大学、中国石油大学（北京）等多家单位共同开发的具有独立自主知识产权的重油轻质化技术，申请专利30余项，授权11项发明专利，5项实用新型专利，1项美国专利，发表论文200余篇，SCI、EI收录100余篇。目前已完成5万吨/年工业化试验，打通了工艺流程，其整体水平达到国际先进水平。 

  p  国IV清洁柴油加氢催化剂技术

FDS-1催化剂综合运用了以下3项制备技术：

  （1）活性组分与载体相互作用的调控技术

  （2）助剂的引入和催化剂表面酸性调变技术

  （3）改性分子筛晶粒与氧化铝均分散复合载体制备技术。

 形成了中国石油具有自主知识产权的国IV柴油加氢催化剂成套技术。2009年4月在大港石化工业应用取得成功，目前有3套工业装置正在运行，在建4套。

p  延迟焦化技术；

1、重油供氢热裂化改质技术-HDTC

利用供氢体调控及优化重油热裂化反应途径，改善产物分布和安定性，开发了超重油供氢热裂化成套改质技术。实现了从基础研究到工业化开发的整套自主技术创新，技术水平国际领先。并在100万吨/年装置上推广应用。

2、延迟焦化反应历程优化技术

理论研究：基于炉管结焦机理研究，提出了控制管内反应深度、焦化炉生焦反应给热量及给热品质等概念；

模拟计算：基于数值计算过程模拟技术，得到炉管热强度分布等，提出将重油在管内的反应时间、两相流型等作为设计及操作的控制参数；

技术创新：焦化炉管外传热方式由双面辐射变为双面定向反射；管内重油热转化反应深度突破10%限制等；由空间燃烧改为附墙燃烧，对加热过程及炉管排布进行优化等。

工业应用：中石化发专文推广，目前已推广16套，经济效益显著

p  轻质油品“固体碱脱硫-固定床脱臭”组合精制技术；

首次提出在油品精制过程中使用特制固体碱的思路，发明了用于油品精制的固体碱的制备方法，以及与固体碱技术配套使用的整装型脱硫醇催化剂的制备方法。以固体碱技术为核心，开发出“催化裂化汽油固体碱脱硫-固定床脱臭组合工艺”、“深度降低液化气有机硫含量的液化气脱硫/硫醇工艺”，提高了油品精制效果，根治了炼厂废碱液的排放，实现了炼厂清洁化生产。

该技术及催化剂获国家发明专利5项，省部级技术发明二等奖1项。目前在全国20余家炼厂应用，中国石油大学（华东）具有知识产权。

    p  新型聚酰亚胺纳滤膜开发技术。

    针对用于有机溶剂物料体系的分离过程，开发了耐有机溶剂性能优异的聚酰亚胺膜材料PI-UPC，该聚酰亚胺膜材料具有良好的成膜性，能够用于制备耐有机溶剂的纳滤膜、超滤膜和微滤膜，目前该聚酰亚胺膜材料已实现工业化规模生产。通过相转化法制备了耐有机溶剂纳滤膜，获得两项发明专利授权。

1.聚酰亚胺耐有机溶剂纳滤膜性能特点：

Ø 在芳烃、烷烃、酯类、醇类、酮类等有机溶剂中具有良好的稳定性

Ø 截留分子量为350 Dalton

Ø 膜通量：10-35 L/m2.h，3MPa操作压力，依赖于料液溶剂种类

Ø 最高使用温度 50℃

2. 应用领域

Ø 石油炼制：润滑油脱蜡精制用丁酮－甲苯溶剂回收； 原油萃取脱酸用甲醇（乙醇）溶剂回收。

Ø 有机合成（医药中间体合成）：均相催化剂和相转移催化剂的回收；有机合成过程中高沸点溶剂与低沸点溶剂的切换。

Ø 抗生素生产：萃取液的浓缩和萃取溶剂的回收；层析洗脱液的浓缩。

Ø 天然油脂和香料生产：用于植物油和天然香精油萃取溶剂的回收。

 

p  含重质油固体废弃物微波热解资源化技术

石油开采、集输、炼制等过程中会产生大量含重质油成分较高的固体废弃物，按照《国家危险废弃物名录》的规定，这类含重质油固体废弃物为危险废弃物，微波热解是在传统热解的研究基础上，结合微波加热技术提出和发展起来的。微波能整体穿透物料，使能量迅速传至反应物的中心。本技术利用微波的加热快速均匀特性和化学效应，进行含重质油固体废物处理，可有效防止结焦，微波热解回收油品品质较好，热解残渣可开发为吸附材料、建筑材料或水处理用材料，使含重质油固体废弃物资源化率或安全处置率达到100%。

2009年对胶质、沥青质含量较高孤岛含油污泥进行了中试研究，微波热解油品汽、柴油组分达到70%以上，油品回收率达到85％。热解残渣可以作为吸波剂，加入微波热解过程起到吸波剂和催化剂的作用，显著提高微波热解的升温速率，强化含油污泥吸波能力，加快热解反应速度，提高气体和液体产物收率。热解残渣含油率为0.005%，满足排放要求，经分级处理可以得到部分高附加值低级活性炭，实现了含油污泥资源化。

 

5、研究成果

“十一五”以来，实验室承担了国家重大专项、国家“973”子课题、国家“863”子课题、国家科技攻关、国家自然基金及中国石油、中国石化、中国海油的重大专项、科技攻关等，围绕重质油高效转化与优化利用等方面的科学问题与石油炼化生产中的实际问题，在重质油化学、催化材料合成和催化剂制备、重质油高效转化技术及开采技术等方面取得了显著进展。

  l  “十一五”以来承担的主要研究项目

“十一五”以来，实验室共承担研究课题362项，其中973项目6项，863项目4项，国家攻关3项，自然基金重点项目2项，面上项目25项，青年基金项目36项；国际合作9项；省部委重点课题118项；横向课题145项。“十一五”以来，累计到位科研经费1.6亿元。

  l  “十一五”以来获省部级以上奖励

“十一五”以来，获得授权专利80余项，其中发明专利60余项，实用新型专利20余项。省部级科研成果奖励12项，其中国家科技进步二等奖1项，山东省自然科学一等奖1项，省部级技术发明一等奖2项，省部级科技进步一等奖6项，青岛市科技进步一等奖2项。

l  “十一五”以来出版的著作

出版教材专著10余部，发表学术论文1000多篇，其中SCI收录435篇，EI收录569篇。

  l  国际交流

每年邀请国际专家50人次来校交流和讲学；联合培养博士研究生20人，合作发表论文60余篇；与澳大利亚昆士兰大学、加拿大西安大略大学、英荷壳牌公司、沙特阿卜杜拉国王科学院等国际著名大学和科研院所落实合作研究项目8项；与欧洲、美国、加拿大、澳洲、香港等多地的科研机构建立了稳定的合作关系。

 

 

 

6、实验分析

 

联系人：杨朝合

地址：青岛经济技术开发区长江西路66号   

    邮编：266580

电话：（86-0532-86981718）                           传真：（86-0532-86981787）

 

          重质油化学；

          重质油转化利用催化剂；

          重质油转化利用工艺与工程。