热溶解聚下煤基液体燃料生成机理研究

发布时间：2020-10-15 08:14

　　 以煤为原料制备出的煤基航空喷气替代燃料可为解决喷气燃料的供应问题以及传统燃料性质的改善提供了有效途径。深入研究煤基热溶产物的生成机制,对煤基热溶解聚液体燃料的定向制备与应用具有重要意义。本文以印尼褐煤为研究对象,利用甲醇、环己烷、Tetralin和甲醇+环己烷混合溶剂,在不同温度(100℃、150 ℃、210 ℃、250 ℃、280 ℃、300 ℃、310 ℃)下对褐煤进行热溶解聚,研究褐煤热溶解聚过程中热溶率、气体产物、热溶物和热溶残煤化学结构(官能团、化学成分)的变化规律,研究褐煤的热溶解聚行为;对比分析热溶温度和热溶溶剂等对褐煤热溶解聚行为的影响,深入研究热溶解聚下煤基液体燃料的生成机理。实验结果表明:甲醇与褐煤中碳烷酸酯发生酯交换反应,导致酯类化合物含量在210℃时快速增加;进一步提高热溶温度到280℃引起褐煤中部分弱共价键(含氧桥键等)的断裂,产生大量的酚类;甲醇的烷基化反应生成甲基化合物并伴随CH_4、H_2、C_2H_6等气体生成。由于非极性溶剂与煤分子间的交互作用,环己烷和Tetralin热溶物的热溶率随温度的增加而缓慢升高,释放出CO_2和CO等气体;其热溶物主要为烷烃和芳烃类化合物,显示出环己烷和Tetralin下的热溶解聚过程主要以物理热溶为主。Tetralin本身的化学结构和其高沸点使得310℃下Tetralin热溶物具有较高的芳烃含量和较高的热溶率。甲醇和环己烷混合溶剂的高热溶率显示出甲醇和环己烷的交互作用会增加煤的热溶率。
【学位单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V31
【部分图文】：

式过程中，溶剂可以对煤中可溶性小分子（如烷烃、溶。目前使用热溶解聚技术进行煤基液体燃料的制式和流动式热溶解聚。间歇式热溶解聚是通过先将器中，并在反应结束后将煤和热溶物分离的方式实聚是通过预先将煤料放入反应器中，然后在热溶解在此过程中实现热溶物与残渣分离的方式实现的

并在反应结束后将煤和热溶物分离的方式实现溶解聚是通过预先将煤料放入反应器中，然后在热溶解聚过剂，并在此过程中实现热溶物与残渣分离的方式实现的，如图 1.1 间歇式热溶解聚流程图

等[53]在高压反应釜中段安装了一个过滤装置（装置由两个孔隙玻璃块组成，煤样放在玻璃块之间，溶剂可以分别从过滤装置的顶端和底端渗透到煤样中，热溶物可以通过滤装置中分离出来,高压釜如图 1.3）,利用此高压釜研究了甲苯和苯在超临界状态下对 IllinoisNO.6 煤和 North Dakota 煤热溶机理，但热溶物热溶率仅为 13%。Kim 等[54]利用一种由高温高压反应器、过滤器和干燥器组成的间歇式高压反应釜，使用 N-2-甲基吡咯烷酮（NMP）溶剂对 Roto South 烟煤、Kideko 烟煤和 Sunhwa 褐煤进行了热抽提研究；这种装置（如图 1.4）通过先将反应器升到预定温度，再将溶剂和煤的混合物料送入反应器中，反应结束后可通过压差将热溶物与残渣在过滤器中进行分离。王知彩等[55]在高压釜下端排液阀处连接过滤装置（如图 1.5），利用这种带高温过滤分离装置的间歇式高压反应釜考察了甲醇、甲苯等不同溶剂对先锋褐煤的热溶抽提性能；这种装置在反应结束后可趁热将残渣和滤液直接分离，尽管在300oC 时甲苯/甲醇混合溶剂热溶热溶率为 15.7%，但在高温 380oC 下甲苯/甲醇混合溶剂热溶热溶率可达到 28.5%。
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本文编号：2841926