本文针对芳烃加氢及加氢裂化体系的相关热点问题进行了研究。　　 (一)近年来,随着环境保护要求和标准的不断提高,降低中低馏分油中的芳烃含量倍受重视。目前,芳烃脱除手段主要是加氢技术,金属态催化剂由于加氢活性高而受到青睐。然而还原态的金属如镍基芳烃加氢催化剂容易被馏分油中含硫组分中毒而失活。　　 为了提高镍基芳烃加氢催化剂的抗硫性,本文首先研究了不同酸性组分硼或磷钨酸(肿W)对催化剂物相及其催化性能的影响,随后对含噻吩的芳烃加氢反应的宏观动力学进行建模研究,提出失活动力学模型。主要结果归纳如下:　　 (1)酸性组分的含量变化将决定催化剂的物相种类及体量,进而影响组分间的相互作用程度,最终导致催化剂性质及性能的差异。　　 对于Ni-B/SiO2催化剂,随着硼负载量的提高,催化剂的比表面逐渐减小,而表面的氧化镍颗粒分散度提升,体相的氧化镍与载体的相互作用逐渐增强,并且催化剂的酸性也随之提高。当B2O3/SiO2比例为10％～21％时,催化剂具有适合的还原度、较高的分散度和表面Ni0/Ni2+比例以及适宜的酸性,同时催化剂在低温和高温下均具有较强的氢气吸附的能力,这使得催化剂具有较高加氢活性的同时具有优越的抗硫性能。　　 对于Ni-HPW/SiO2催化剂,磷钨酸的引入有助于镍基催化剂形成双峰孔及较大的比表面和孔容。随着磷钨酸加入量的提高,Ni-HPW/SiO2催化剂表面的氧化镍颗粒粒径减小并均匀分散,而且催化剂表面的氧化镍与磷钨酸的相互作用增强致使氧化镍不易被还原。同时,Ni-HPW/SiO2催化剂表现出显著的氢溢流现象及较强的酸性。Ni-HPW/SiO2催化剂独特的孔径结构、适宜的还原度、表面镍原子缺电子性及溢流氢的存在是该催化剂具有优越抗硫性的主要因素。　　 (2)提出芳烃加氢宏观动力学及失活动力学模型。这两个模型对实验数据的拟合精度较高,可以为优化芳烃加氢抗硫性能的工艺条件提供指导。宏观动力学模型表明反应温度、噻吩分压和总气相空速的提高使转化率降低,而提高氢气分压有助于提高转化率。在开发失活动力学模型时,针对催化剂活性表面的非均匀性提出与平均反应速率相关联的“平均时间”概念,并引入一个参量玎以描述活性表面的非均匀程度。同时定义催化剂活性(保持)因子,比较不同催化剂失活速率常数的大小,并形象描述催化剂活性因子随反应时间的变化情况。　　 (二)高抗硫性加氢裂化催化剂的研发是当今油品加氢改质普遍关注的热点问题之一。针对现阶段常用的几种加氢裂化催化剂存在的问题,本文拟研究双金属镍钨(钼)含杂多酸加氢裂化催化剂的基本特征与催化性能。　　 (1)在高含硫环境中,镍钨(钼)含杂多酸加氢裂化催化剂的活性和稳定性较单金属镍含杂多酸催化剂的高,而且双金属含杂多酸的催化剂在活性方面比参比工业催化剂也有较大的提高。XRD和NH3-TPD的结果证明催化剂中的杂多酸可以在含硫5000 ppm下仍保持结构稳定,而H2-TPD的结果则表明单金属镍含杂多酸催化剂的金属点位镍容易受硫中毒,但镍钨(钼)含杂多酸加氢裂化催化剂即使在高硫条件下,由于钨(钼)的存在使其仍具有较强的加氢能力。此外,Keggin型杂多酸具有独特的结构和酸性及“准液相”行为等,其带来的显著的氢溢流作用也是加氢裂化催化剂具有优良抗硫性的一个原因。　　 (2)基于反应转化率与反应工艺条件的关系式,将指前因子与反应参与物性参量关联,提出一个新的加氢裂化产品分布动力学模型。该模型拟合精度较高,同时可以判断不同压力、温度、液体空速及氢油比下加氢裂化产品的分布情况。因此,该模型具有较好的指导意义。　　 (三)目前已工业化的沸腾床加氢处理技术主要有三种。即H-Oil、T-Star和LC-Fining过程技术,已见报道的工业装置已有10余套,这些工艺过程均在高粘度高压下操作,反应物料的流动行为对产品的质量有较大影响。目前,高粘度高压下流体流动特性的相关研究却少之又少,并涉及商业秘密。特别是高粘度高压下流化床的床层特征大部分采用经验模型预测。　　 鉴于此,本研究根据能量守恒原理和熵增定律对高粘度及高压下床层的膨胀特征进行建模研究。建模方法要点是主要考虑宏观系统动能,势能及内能的演化,并将熵的改变量与温度及内能的变化相关联。在开发新模型时,提出“最小贯穿流速”和“颗粒悬浮最小流速”概念,从而确立了合适的边界条件,进而经由求条件极值的方法得到床层高度与流速的关系式。对于高粘度下的流态化,新模型可以较好地描述(拟)两相流化床床层高度随气体流速增大而增大或缩小的行为,而且所得的参数具有物理意义,拟合精度较高。对于高压下的流态化,新模型可以较精确地预测床层高度,而且可以很好地体现随着压力的提高,床层的流化高度随之增大,而且增大幅度先大后小。因此,该模型可以用来描述高压时流化床的床层特征。