基于沸点分布法的油溶性NiWMo三金属催化剂浆相加氢裂化动力学建模研究

本研究针对原油浆相加氢裂化过程中缺乏精确反应动力学模型的现状，开发了包含7组分（VR/HVGO/LVGO/MD/N/气体/焦炭）的新型NiWMo三金属催化剂反应网络。通过0.5级反应动力学验证（优于传统一级模型），首次揭示了VR→HVGO→LVGO→MD→N→气体的串联裂解路径，证实石脑油(N)是气体主要前体，焦炭模拟因产量极低最具挑战性。该模型为重质油转化提供了优化工具，证实NiWMo催化剂可显著抑制结焦并促进Kakinada原油重质组分裂解。

　　

随着全球原油品质劣质化趋势加剧，炼油工业面临处理高杂质（杂原子、金属、沥青质等）重质原油的技术挑战。传统炼化设备和催化剂专为轻质原油设计，难以适应重质原料加工需求。同时，环保法规对清洁燃料标准的提升进一步倒逼技术革新。在此背景下，浆相加氢裂化技术因其优异的残渣转化率和液体产物收率成为研究热点，其中油溶性分散催化剂凭借其均匀分布性和高活性优势备受关注。

俄罗斯科学基金会支持的研究团队在《International Journal of Hydrogen Energy》发表重要成果，通过构建7组分动力学模型系统研究了NiWMo三金属催化剂在Kakinada原油浆相加氢裂化中的应用。研究采用沸点分布法划分反应组分（VR>565°C、HVGO 450-565°C、LVGO 370-450°C、MD 216-370°C、N IBP-216°C、气体及焦炭），在410-430°C、3-5h条件下测试四种反应网络方案。关键技术包括积分法确定最优反应级数、统计与敏感性分析验证参数可靠性、以及基于ASTM D-7213标准的模拟蒸馏分离。

【反应级数确认】
突破性地发现0.5级动力学模型（R²>0.98）比传统一级模型更准确描述VR转化，温度升高使R²差值扩大至0.04，为反应机理研究提供新视角。

【动力学模型构建】
Model 4以最小偏差（<5%）成为最优方案，揭示VR→HVGO→LVGO→MD→N→气体的主导路径。特别指出：1）石脑油(N)裂解是气体主要来源；2）焦炭因产量<0.1wt%最难模拟；3）HVGO直接生焦路径不可忽略。

【催化剂性能】
NiWMo催化剂展现出三重优势：①促进重质组分（VR/HVGO）裂解效率提升30-44%；②通过"rim-edge"结构抑制聚加成反应，使焦炭产率降低99.9%；③金属协同效应使活性高于单/双金属体系。

该研究首次建立包含焦炭路径的7组分动力学模型，为工业反应器设计提供量化工具。证实油溶性NiWMo催化剂在重质油转化中的技术经济优势：既保持高分散性（粒径<100nm）又降低粘度，同时满足环保与效益需求。未来可拓展至其他重质油种及连续反应器体系优化，对实现"双碳"目标下的石油资源高效利用具有重要指导价值。