随着石油资源重质化趋势的加剧,渣油加氢处理技术在重油轻质化的过程中发挥着越来越重要的作用。而渣油加氢脱金属（HDM）是重油加氢处理工艺开发过程中的重要组成部分,对保护后续加氢催化剂以及提高油品质量发挥着关键作用。重油中金属化合物分子尺寸较大,且大部分具有较高的反应活性,导致金属化合物在催化剂孔道中的加氢反应过程受到严重的扩散传质影响。因此,研究金属化合物在催化剂孔道中的反应和扩散规律,可以为优化HDM催化剂的设计及有效利用率提供指导依据。目前,文献中大多以重质油为原料,使用商业氧化铝基催化剂进行重油加氢反应和扩散行为相关研究。重油体系为研究对象时,存在沥青质易缔合、分子结构复杂等问题,且氧化铝材料孔径分布广、孔结构不规则,导致无法准确反映出金属化合物真实的反应性能及其在催化剂孔道中的扩散规律。因此,本论文选用八乙基钒卟啉（VO-OEP）及四苯基钒卟啉（VO-TPP）这两种钒卟啉作为探针分子,在三种结构规整但孔径不同的Ni Mo/Zr-SBA-15催化剂及一种氧化铝基商业加氢脱金属催化剂中进行了加氢反应及扩散规律的研究。实验结果表明,随催化剂孔径增大,反应物分子在催化剂孔道内的有效扩散系数逐渐增大,扩散阻力逐渐减弱。商业催化剂虽然具有更高的反应活性及更大的平均孔径,但由于其孔道的弯曲、收缩变化,导致分子在其孔道中受到更严重的扩散阻力,因此受阻扩散现象更加显著。两种钒化物对比可见,VO-TPP由于四个苯基供电子效应的影响,导致其具有更高的本征反应活性,同时四个苯环侧链的存在也导致了更严重的空间位阻,因此对于VO-TPP而言,其扩散对反应的影响也更加明显。本论文还通过结合高效液相色谱（HPLC）和高分辨质谱两种分析仪器对VO-TPP和VO-OEP的加氢中间产物进行了研究。结果显示,钒卟啉模型化合物的加氢中间产物存在加2H钒化物（VO-TPPH2和VO-OEPH2）和加4H钒化物（VO-TPPH4）,由此确定钒卟啉的加氢反应历程为:原料分子经过第一步加氢生成2H中间产物,然后继续加氢得到4H中间产物,最后发生卟啉开环反应,钒原子脱落以硫化物形式沉积在催化剂表面及孔道内。