锡林郭勒褐煤分级热溶及其热溶物的加氢液化研究

发布时间：2020-10-22 23:00

　　 本文研究了不同温度和溶剂对锡林郭勒褐煤分级热溶性能的影响,并对分级热溶产物的组成结构进行表征分析。同时探索不同温度、溶剂、反应时间和催化剂对热溶物加氢液化性能的影响,重点考查Ni-Mo-S/γ-Al_2O_3催化剂对轻质热溶物循环加氢液化性能的影响,并对加氢液化产物(THFS、TS、HS和Gas)和催化剂进行了表征分析,得出以下结论:采取分级热溶处理锡林郭勒褐煤制备出轻质和重质热溶物,以1-MN作为溶剂在320~360℃之间热溶总产率随着温度的增加而提高,在温度为360℃时达到最大值31.3%,温度升至380℃时,缩聚反应趋向于明显使热溶产率降低。在溶剂1-MN中添加极性溶剂CH_3OH使热溶总产率由31.3%增加为67.9%。溶剂CMNO由于本身含有多种极性物质,使其热溶总产率也达到了41.1%。通过对分级热溶产物的红外和元素分析表征,可以看出热溶具有很好的脱灰和脱氧作用。催化剂的酸性与加氢活性共同影响热溶物的加氢液化性能,与不加催化剂相比,加入催化剂使煤热溶物的加氢裂解作用加强,使液化的总转化率和油收率增加。其中Ni-Mo-S/γ-Al_2O_3催化剂有很好的加氢活性,其对1-MN的轻质热溶物在360℃、THN溶剂条件下反应1h,总转化率和油收率分别为100%和52.7%;1-MN重质热溶物的总转化率和油收率分别为61.5%和26%;而1-MN+10%CH_3OH的轻质热溶物的总转化率和油收率分别为95%和45.1%,这主要与热溶物的分子结构有很大关系。一般热溶物的芳香度低、甲基侧链脂肪族结构较多且含氧官能团少的催化液化性能好。煤热溶物加氢液化油收率随着温度的升高而增加,在温度为400℃时油品收率达到最大值75.2%。此外,通过改变催化液化反应时间发现,并不是反应时间越长,催化液化效果越好,煤热溶物在催化液化过程中存在加氢和缩聚两种形式的竞争,在一定时间内加氢占主导作用,超过一段时间后缩聚反应逐渐增强,反而影响液化油的收率。以Ni-Mo-S/γ-Al_2O_3作为催化剂在400℃对热溶物进行循环回收加氢液化,1-MN+10%CH_3OH为溶剂对应的热溶物由于O含量高导致其液化性能低于溶剂1-MN的热溶物。以1-MN的轻质热溶物进行催化剂循环液化时,使用新鲜催化剂的油收率为73.7%,一次循环后的油收率为63.1%,而催化剂三次循环使用后得到的油收率仅为58.8%。Ni-Mo-S/γ-Al_2O_3催化剂表面由于吸附大量的热溶物中的大分子物质,使其在二次循环使用后就已经接近失活。此外,通过对液化产物油的GC-MS表征分析,发现油中主要以含有苯环的二环芳烃化合物为主,新鲜催化剂催化液化产物油中饱和环烷烃含量达到了19.4%。
【学位单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ529
【部分图文】：

.1 煤结构对热溶产率的影响煤是一种十分复杂的物质，实验研究发现在相同的条件下对不同的煤种进行热验，得出的热溶产率有很大的差异。这表明煤自身的结构对热溶产率也有很大响。研究发现煤是由有机大分子相和小分子相组成的复杂混合物，具有独特的反应。它主要是由C，H，O，N，S等元素组成，其中C的含量占大多数，多数在-95%，所以煤具有高碳物料的特性[15]。煤的结构模型主要包括化学结构模型和结构模型，其中化学结构指煤在有机分子中，原子互相联结的次序和方式，即分子结构，而物理结构即分子间的堆垛和孔隙结构。目前研究得出的比较完整型是Wiser[16-19]模型，它也是被认为比较全面完整的模型，可以很好地解释煤的与化学反应性质。它的具体模型如下图1-1所示。现在对于其研究主要用于溶剂、热解和模型化合物三个方面。其中抽提是利用溶剂的授、受电子（EDA，trondonor-acceptor）能力使煤中小分子释放出来的过程。而热解是煤燃烧、液化的初始与伴随过程。
【参考文献】

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本文编号：2852200