煤直接液化过程中循环溶剂加氢反应行为研究
发布时间：2021-07-05 19:41
煤直接液化是指在高温、高压和氢气前提下,在供氢溶剂的作用下,把煤中含有的有机质转变为液体油的过程。其中供氢溶剂不仅可以消融、稀释、溶胀煤粒,还具备提供和转递活性氢等作用。供氢性能较好的供氢溶剂可以有效提高煤直接液化的转化率和液体油收率。因此,提升供氢溶剂的供氢能力对于提高装置的经济效益至关重要。本文以菲和萘为供氢溶剂的模型化合物,正十三烷为溶剂配置反应溶液,在煤直接液化条件下,以NiMo/Al2O3为催化剂、恒温固定床为反应装置开展菲与萘的加氢实验研究。由于NiMo/Al2O3是单功能催化剂,萘与菲单独进料时,均发生的是加氢反应,加氢深度较深,分析产物组成后提出了反应模型,并通过Powell法计算相关模型参数,优化结果较好。当萘菲混合进料时,由于萘菲化合物芳环数的区别,各化合物之间存在竞争吸附,采用Aspen Plus软件模拟了反应的平衡组成,通过BFGS算法计算萘菲混合体系的动力学参数,平均偏差为6%。分析得出,菲在一定程度上会抑制萘的加氢反应,降低反应温度和增加体积空速可以有效控制加氢反应深度,以获得供氢性能较好的供氢溶剂。本文研究了煤直接液化过程中供氢溶剂的加氢反应行为,为提高供...
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２萘加氢反应路径??Ｆｉｇ．?１．２?Ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｎｅｔｗｏｒｋ?ｏｆ?ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ?ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ??
和十氢萘，其中十氢萘存在顺反之分。萘的实验催化剂包括钯、铂等贵金属，以及镍、??钴等一般金属［３５］。恰当的催化剂和反应条件对于萘加氢反应的选择率举足轻重［３６，３７］。??Ｓ．Ｃ．Ｋｏｒｒｅ等［３８］以预硫化的ＣｏＭｏ／Ａ１２０３作为加氢过程的催化剂，在反应温度为??３５０°Ｃ、反应压力６８．１ａｔｍ的反应条件下，开展了双环化合物的加氢实验研究。实验得??出，反应初期阶段四氢萘大量存在；当原料为四氢萘时，产物主要为顺反十氢萘，通过??优化计算作者得到萘的反应网络和反应动力学参数，如图１．２所示。??ＣＯ??０．３９４＾??〇?３２２?°０１２８??５３．９、广产丫产、??图１．２萘加氢反应路径??Ｆｉｇ．?１．２?Ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｎｅｔｗｏｒｋ?ｏｆ?ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ?ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ??陈俊森等［３９】以工业ＮｉＭｏ／ＨＹ作为反应过程的催化剂，在固定床反应器上进行了四??氢萘的加氧裂化反应实验，并构建了萘和四氢萘的反应网络。萘首先反应变为四氢萘，??四氢萘有两种反应路径，反应路径１：四氢萘加氢反应生成顺反十氢萘，十氢萘一侧环??断开生成烷基环烷烃，最后侧链断裂生成一系列侧链环烷烃；反应路径２：四氢萘转化??为甲基茚满，环烷断开变为丁基苯，最后丁基苯的烷基侧链断开变为一系列侧链苯，具??体反应网络图如图１．３所示。??＾〔、，卜?〇￣??广丫＇卜〇＾??Ｔ?、ｃｒ??〇＞〇０?、??／?〇??ａ??文ｃｒ??ｏ??图１．３?ＮｉＭｏ／ＨＹ上四氢萘反应路径图??Ｆｉｇ．１．３?Ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｎｅｔｗｏｒｋ?ｆｏｒ?ｔｅｔｒａｌｉｎ?ｈｙｄｒｏｃｒａｃｋｉｎｇ?ｏｖｅｒ?Ｎｉ
?７：，７ｔ／ａ和ａ模式，其中７Ｔ和７ｔ／ａ表示芳经在催化剂固体上的吸附，ａ模式表示芳烃在催化??剂固体上的脱附。??王雷等在连续流动床反应器上实施了四氢萘的反应动力学研究实验。反应模型采??用幂级数模型，四氢萘的反应与Ｌ－Ｈ方程形式相似，作者假设四氢萘的反应是拟一级，??动力学数据表明，温度对四氢萘的反应路径具有重要影响，提高催化剂的加氢活性可以??有效推动反应的进一步进行。??Ｓｈａｒａｔｈ等［４２］对萘在Ｎｉ０／Ｓｉ０２－Ａｂ０３上的反应设计了相应的实验方案，反应网络如??图１．４。研究结果表明，萘的催化加氢过程是逐步进行的，萘首先加氢变为四氢萘，四氢??萘加氢变为十氢萘。十氢萘含量随着萘转化程度增加而增加，四氢萘是反应的主要产物。??作者通过Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｈｉｎｓｈｅｌｗｏｏｄ竞争吸附模型计算了萘和四氢萘的吸附常数，萘的吸附??能力要强于四氢萘，因此一定程度上会阻止四氢萘下面的继续加氢进程。??Ｈ??ｙ’?ｔｒａｎｓ－ｄｅｃａｌｉｎ??…？?ｊ?一邱??ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ?ｔｅｔｒａｌｉｎ?＼?＾??Ｈ??ｃｉｓ－ｄｅｃａｌｉｎ??图１．４萘加氢反应路径图??Ｆｉｇ．１．４?Ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｐａｔｈｗａｙ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ??鞠雪艳等［４３］设计了?１－甲基萘在ＮｉＭ〇／Ａｌ２０３上的催化加氢实验方案，探究了反应温??度和反应压力对加氢反应行为的影响。多环芳烃化合物在催化剂上的反应假定为一级反??应，而各化合物中间会有竞争吸附现象。结果表明，较低的反应温度以及较高的氢气分??压有利于萘的加氢方向，当氢气分压达４．０ＭＰａ、反应
【参考文献】：
期刊论文
[1]能源转型与我国煤炭高效清洁利用[J]. 朱彤. 神华科技. 2019(02)
[2]煤直接液化性能的影响因素浅析[J]. 桑磊,舒歌平. 化工进展. 2018(10)
[3]NiMo/HY催化剂上四氢萘加氢裂化反应网络与热力学平衡分析[J]. 陈俊森,彭冲,方向晨,周志明. 化工学报. 2018(02)
[4]煤直接液化重质产品油的催化加氢实验研究[J]. 曹雪萍,单贤根,白雪梅,王洪学. 煤炭转化. 2017(01)
[5]煤炭行业主要设备及润滑用油[J]. 颉敏杰,王鹏,陈刚,吴键,刘国强. 石油商技. 2016(04)
[6]循环供氢溶剂在神华煤直接液化工艺中的应用[J]. 秦富礼. 山东化工. 2016(09)
[7]神华煤直接液化循环溶剂的催化加氢[J]. 高山松,张德祥,李克健,白雪梅. 石油学报(石油加工). 2014(04)
[8]煤制油化工产业的整体发展趋势分析[J]. 费纪川. 化工管理. 2013(20)
[9]溶剂对煤液化影响的研究[J]. 薛永兵,凌开成. 燃料化学学报. 2012(11)
[10]NiMo加氢催化剂上1-甲基萘的饱和反应规律[J]. 鞠雪艳,张毓莹,胡志海,王丽新,李大东. 石油学报(石油加工). 2012(04)
博士论文
[1]菲加氢反应体系的研究[D]. 杨惠斌.华东理工大学 2015
硕士论文
[1]工业萘两步催化加氢制十氢萘的研究[D]. 宋会.大连理工大学 2015
[2]菲在NiW/Al2O3加氢饱和及硫氮化合物对其影响[D]. 王坤.大连理工大学 2012
[3]改性骨架镍催化萘、芘、菲选择性加氢的研究[D]. 姜锋.大连理工大学 2011
[4]基于溶胀效应的分散型催化剂用于煤—油共处理的研究[D]. 郭龙德.中国石油大学 2009
本文编号：3266702
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２萘加氢反应路径??Ｆｉｇ．?１．２?Ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｎｅｔｗｏｒｋ?ｏｆ?ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ?ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ??
和十氢萘，其中十氢萘存在顺反之分。萘的实验催化剂包括钯、铂等贵金属，以及镍、??钴等一般金属［３５］。恰当的催化剂和反应条件对于萘加氢反应的选择率举足轻重［３６，３７］。??Ｓ．Ｃ．Ｋｏｒｒｅ等［３８］以预硫化的ＣｏＭｏ／Ａ１２０３作为加氢过程的催化剂，在反应温度为??３５０°Ｃ、反应压力６８．１ａｔｍ的反应条件下，开展了双环化合物的加氢实验研究。实验得??出，反应初期阶段四氢萘大量存在；当原料为四氢萘时，产物主要为顺反十氢萘，通过??优化计算作者得到萘的反应网络和反应动力学参数，如图１．２所示。??ＣＯ??０．３９４＾??〇?３２２?°０１２８??５３．９、广产丫产、??图１．２萘加氢反应路径??Ｆｉｇ．?１．２?Ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｎｅｔｗｏｒｋ?ｏｆ?ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ?ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ??陈俊森等［３９】以工业ＮｉＭｏ／ＨＹ作为反应过程的催化剂，在固定床反应器上进行了四??氢萘的加氧裂化反应实验，并构建了萘和四氢萘的反应网络。萘首先反应变为四氢萘，??四氢萘有两种反应路径，反应路径１：四氢萘加氢反应生成顺反十氢萘，十氢萘一侧环??断开生成烷基环烷烃，最后侧链断裂生成一系列侧链环烷烃；反应路径２：四氢萘转化??为甲基茚满，环烷断开变为丁基苯，最后丁基苯的烷基侧链断开变为一系列侧链苯，具??体反应网络图如图１．３所示。??＾〔、，卜?〇￣??广丫＇卜〇＾??Ｔ?、ｃｒ??〇＞〇０?、??／?〇??ａ??文ｃｒ??ｏ??图１．３?ＮｉＭｏ／ＨＹ上四氢萘反应路径图??Ｆｉｇ．１．３?Ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｎｅｔｗｏｒｋ?ｆｏｒ?ｔｅｔｒａｌｉｎ?ｈｙｄｒｏｃｒａｃｋｉｎｇ?ｏｖｅｒ?Ｎｉ
?７：，７ｔ／ａ和ａ模式，其中７Ｔ和７ｔ／ａ表示芳经在催化剂固体上的吸附，ａ模式表示芳烃在催化??剂固体上的脱附。??王雷等在连续流动床反应器上实施了四氢萘的反应动力学研究实验。反应模型采??用幂级数模型，四氢萘的反应与Ｌ－Ｈ方程形式相似，作者假设四氢萘的反应是拟一级，??动力学数据表明，温度对四氢萘的反应路径具有重要影响，提高催化剂的加氢活性可以??有效推动反应的进一步进行。??Ｓｈａｒａｔｈ等［４２］对萘在Ｎｉ０／Ｓｉ０２－Ａｂ０３上的反应设计了相应的实验方案，反应网络如??图１．４。研究结果表明，萘的催化加氢过程是逐步进行的，萘首先加氢变为四氢萘，四氢??萘加氢变为十氢萘。十氢萘含量随着萘转化程度增加而增加，四氢萘是反应的主要产物。??作者通过Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｈｉｎｓｈｅｌｗｏｏｄ竞争吸附模型计算了萘和四氢萘的吸附常数，萘的吸附??能力要强于四氢萘，因此一定程度上会阻止四氢萘下面的继续加氢进程。??Ｈ??ｙ’?ｔｒａｎｓ－ｄｅｃａｌｉｎ??…？?ｊ?一邱??ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ?ｔｅｔｒａｌｉｎ?＼?＾??Ｈ??ｃｉｓ－ｄｅｃａｌｉｎ??图１．４萘加氢反应路径图??Ｆｉｇ．１．４?Ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｐａｔｈｗａｙ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ??鞠雪艳等［４３］设计了?１－甲基萘在ＮｉＭ〇／Ａｌ２０３上的催化加氢实验方案，探究了反应温??度和反应压力对加氢反应行为的影响。多环芳烃化合物在催化剂上的反应假定为一级反??应，而各化合物中间会有竞争吸附现象。结果表明，较低的反应温度以及较高的氢气分??压有利于萘的加氢方向，当氢气分压达４．０ＭＰａ、反应
【参考文献】：
期刊论文
[1]能源转型与我国煤炭高效清洁利用[J]. 朱彤. 神华科技. 2019(02)
[2]煤直接液化性能的影响因素浅析[J]. 桑磊,舒歌平. 化工进展. 2018(10)
[3]NiMo/HY催化剂上四氢萘加氢裂化反应网络与热力学平衡分析[J]. 陈俊森,彭冲,方向晨,周志明. 化工学报. 2018(02)
[4]煤直接液化重质产品油的催化加氢实验研究[J]. 曹雪萍,单贤根,白雪梅,王洪学. 煤炭转化. 2017(01)
[5]煤炭行业主要设备及润滑用油[J]. 颉敏杰,王鹏,陈刚,吴键,刘国强. 石油商技. 2016(04)
[6]循环供氢溶剂在神华煤直接液化工艺中的应用[J]. 秦富礼. 山东化工. 2016(09)
[7]神华煤直接液化循环溶剂的催化加氢[J]. 高山松,张德祥,李克健,白雪梅. 石油学报(石油加工). 2014(04)
[8]煤制油化工产业的整体发展趋势分析[J]. 费纪川. 化工管理. 2013(20)
[9]溶剂对煤液化影响的研究[J]. 薛永兵,凌开成. 燃料化学学报. 2012(11)
[10]NiMo加氢催化剂上1-甲基萘的饱和反应规律[J]. 鞠雪艳,张毓莹,胡志海,王丽新,李大东. 石油学报(石油加工). 2012(04)
博士论文
[1]菲加氢反应体系的研究[D]. 杨惠斌.华东理工大学 2015
硕士论文
[1]工业萘两步催化加氢制十氢萘的研究[D]. 宋会.大连理工大学 2015
[2]菲在NiW/Al2O3加氢饱和及硫氮化合物对其影响[D]. 王坤.大连理工大学 2012
[3]改性骨架镍催化萘、芘、菲选择性加氢的研究[D]. 姜锋.大连理工大学 2011
[4]基于溶胀效应的分散型催化剂用于煤—油共处理的研究[D]. 郭龙德.中国石油大学 2009
本文编号：3266702
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