蓖麻油/重质燃料油混合物的加氢处理热效应分析：提升转化效率与产物分布的机制研究

为解决重质燃料油(HFO)转化效率低、产物附加值不高的问题，研究人员开展HFO-蓖麻油混合体系(75 wt% HFO + 25 wt% 蓖麻油)在360-400°C/6.9 MPa H2条件下的热加氢处理(HDT)研究。结果表明，蓖麻油显著提升常压渣油转化率(最高达59.55%)，促进常压瓦斯油(AGO)生成(380°C时收率增加20 wt%)，且使产物硫含量降低50%。该研究为生物质-石油共处理工艺优化提供理论依据。

　　

能源危机与环境压力催生了对重质石油资源高效利用的迫切需求。作为原油蒸馏的末端产物，重质燃料油(HFO)因高密度、高粘度、高硫含量和富含沥青质等特性，成为炼油行业的"烫手山芋"。传统热裂解技术虽能分解HFO，但面临反应温度高(400-1000°C)、产物分布复杂等问题。与此同时，生物质能源的兴起为石油替代提供了新思路，但纯植物油衍生燃料存在热值低、含氧量高等缺陷。如何通过石油-生物质协同转化实现"取长补短"，成为能源化工领域的重要课题。

墨西哥国立理工学院的研究团队在《Fuel》发表创新性研究，系统考察了蓖麻油与HFO共处理的热效应。通过对比纯HFO与HFO-蓖麻油混合体系(75:25 wt%)在360-400°C、6.9 MPa H₂条件下的反应行为，揭示了生物质组分对重油转化的促进作用及其机理。研究采用高压釜反应器进行热加氢实验，结合ASTM标准方法对产物进行蒸馏分离和物性分析，重点考察了温度对产物分布、硫含量及燃料性能的影响。

3.1 原料特性
混合原料的密度(990 kg/m³)、粘度(14.042 Pa·s)和沥青质含量(12.48 wt%)较纯HFO显著降低，且常压瓦斯油馏分占比从13.2 wt%提升至20.8 wt%，为后续转化创造有利条件。

3.2 物料平衡
液相产物收率始终>85 wt%，但混合体系气体产率更高(400°C时相差4 wt%)，归因于蓖麻油脱羧反应生成的CO₂和C₃H₈。固体产物仅在400°C出现，混合体系结焦量更低，证实沥青质减少可抑制焦炭形成。

3.3.1 物化性质
混合体系液相产物的密度(952 kg/m³)和粘度(0.073 Pa·s)在400°C时达最低值，API度提升至17.10°，硫含量(1.91 wt%)较纯HFO体系降低15%。

3.3.2 馏分收率
蓖麻油使常压渣油转化率倍增(380°C时达51.53%)，且显著促进常压瓦斯油生成(380°C时收率峰值20 wt%)。温度超过380°C时，二次裂解导致瓦斯油收率下降，表明该温度为最佳操作点。

3.4 轻石脑油特性
研究辛烷值(RON)达91.9，硫含量因原料稀释效应降低23.35%，证明共处理可同步保持燃料性能与环保优势。

3.5 瓦斯油特性
混合体系产物密度(909 kg/m³)仍高于纯HFO体系，但硫含量(0.68 wt%)降低22.72%，显示生物质组分对脱硫反应的稀释补偿效应。

该研究证实HFO-蓖麻油共处理在380°C、6.9 MPa条件下可实现常压渣油高效转化(51.53%)与优质燃料生产。蓖麻油通过两种机制发挥作用：一是其甘油三酯通过脱羧(DCX)路径优先裂解，提供反应活性位点；二是生物质组分稀释降低体系粘度与沥青质浓度，抑制结焦。值得注意的是，虽然共处理不能显著改变裂解路径(如石脑油收率相近)，但通过硫稀释和氢转移效应，使产物硫含量普遍降低20-50%。这些发现为重油-生物质协同转化工艺开发提供了重要指导，为炼厂现有装置升级生物燃料生产开辟了新路径。