氢气在煤温和加氢液化循环溶剂中的溶解行为

发布时间：2021-07-29 23:07

　　我国煤炭储存量大,煤直接液化技术能够带来高附加值的化工产品,具有重要的经济价值,同时能为我国的能源安全提供保证。但是目前煤直接液化技术存在工艺条件苛刻的问题,反应温度高达450℃,氢气压力达到19 MPa,增加了工艺运行的成本同时对设备的要求非常高。为了降低运行成本,因此有必要开发在温和低压条件下（温度420℃左右,压力10 MPa以内）煤直接液化技术。循环溶剂的预加氢在煤直接液化过程中是重要的环节,氢气在加氢反应过程中的迁移规律一直是煤直接液化技术研究的热点问题。本文从两部分研究,首先研究了氢气在循环溶剂中的物理溶解规律,然后研究了氢气在循环溶剂中的化学平衡,从而得到氢气的化学溶解规律,最后通过氢气的物理溶解规律和化学溶解规律定量分析了氢气在循环溶剂中的溶解迁移规律。氢气在对循环溶剂预加氢的工艺中,首先要经过溶解过程,为此研究了氢气在循环溶剂中的溶解度,本文首先考察了氢气在模型化合物四氢萘和萘中的溶解度,发现在实验测量范围内氢气在模型化合物中遵守亨利定律,氢气在四氢萘中溶解度近似等于氢气在萘中溶解度,并且氢气的溶解度均随着温度和氢压的升高而增大,另外考察了工业铁基催化剂作用,发现铁催... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１?２００８年内蒙古神华煤直接液化工厂??

用和化学作用相互结合的过程，??煤首先经过高温热解变为前沥青烯、沥青烯，煤炭在温度高于４００°Ｃ的非氧化环境下??转化为气体、液体和焦炭。在氢气作用下改变分子结构的Ｈ／Ｃ比，脱出杂原子得到我??们所需要的液体燃料，固体生成物中主要为焦炭，也有一些混合气体产物如二氧化碳??和一氧化碳等。当在充足的氢气情况下，能够加氢得到所需要的液化油，当氢气不足??时则发生缩合反应生成焦炭。其中也包含供氢溶剂和非供氢溶剂相互转化的过程，即??自由基产生速率与供氢溶剂供氢速率匹配的问题［８］，反应机理如图１－２所示。??ｑ?ｅ由某丨＿?ｊ前彻青Ｉ?Ｉ沥青始?ｉ?▲化油??—＿＿Ｉ?碎片?稀?ｎｈ３，ｈ２ｓ??髙分子?供氢?溶剂??ｈ２??化合物?溶剂?加氢?催化加氢??焦炭?＾?ｚ??图１－２煤直接液化反应流程图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｃｏａｌ?ｄｉｒｅｃｔ?ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ??１．４煤直接液化的影响因素??复杂的物理和化学反应是煤直接液化反应的典型特点，比如煤的种类，氢气气氛??的压力，供氢溶剂的种类，催化剂种类，液化反应温度等都是影响该复杂反应的因素。??１．４．１供氢溶剂??在煤直接液化的工艺中，能够在加氢反应过程中提供氢源的溶剂称之为供氢溶??齐ＩＪ，供氢溶剂是煤炭运输和传热的媒介，在起始阶段它可以逐渐的溶胀、溶解并且分??散大颗粒煤，使得气液固三相能够均一反应［９］。根据煤自由基理论，自由基碎片在反??应过程中不断产生，但这些自由基碎片是不稳定，供氢溶剂能够起到供氢作用，与这??４??

的转移，使得反应速度加快并且实现深度加氢，煤的转化率及所需要的油气收率显??著增大。Ｇｕｉｎ等［＂］考察了几种溶剂如酚类、烷烃和四氢萘它们的液化性能，实验结果??表明这几种溶剂都能够溶解煤颗粒使其变得更容易反应，从而为后面的反应奠定基??础，但是烷烃油基本不能分散煤只是起到了溶解的作用，也就是说与煤结构相近的芳??烃可以与煤很好的互溶起到物理溶解的作用。对于溶剂的作用，Ｌｉ等［１２］人研究了在溶??剂作用下的供氢规律，其简单阐明了氢气给非供氢溶剂加氢，供氢溶剂再供氢的循环??过程，如图１－３所示，但没有完整体现其他的氢转移路径。??＿＿．．．．．＿??Ｃｏａｌ——＋?Ｓ?Ｓｌｉ??１－??Ｒａｄｉｃａｌ????Ｈ?＊??ｉ??Ｐｒｏｄｕｃｔ??图１－３加氢原理示意图［１（１］??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ??５??


本文编号：3310232