煤液化条件下铁系催化剂的相变

为研究煤液化催化剂的作用机制和活性相调控原理,通过X射线粉末衍射、饱和磁化强度及SEM扫描电镜等分析手段,对Fe_2O_3在煤液化条件下的相变过程进行了研究。在煤液化产物四氢呋喃不溶物样品中鉴别出部分Fe_2O_3残留且未发现FeS_2,可知体系中S元素不足;因H元素充足,部分Fe_2O_3被还原为Fe_3O_4。温度条件实验结果显示:400℃时,Fe_2O_3已被硫化生成两种晶形的Fe_7S_8(单斜晶系和三方晶系),且部分Fe_7S_8脱硫生成六方晶系的Fe_9S_(10),Fe_(0.95)S;当温度升高至420℃和440℃,部分磁黄铁矿继续脱硫生成六方晶系陨硫铁FeS。时间条件试验显示在420℃下,当反应时间为0 min时,体系中Fe_7S_8脱硫生成Fe_9S_(10)的速度低于Fe_9S_(10)分解速度,所以在XRD谱图中未发现Fe_9S_(10)的谱峰。随反应时间延长,体系中的亚铁磁性Fe_7S_8匀速分解生成S/Fe原子比更低的磁黄铁矿,当反应时间为90 min时,生成了较多稳定的FeS,此时催化剂促进沥青质加氢裂化的能力下降,煤液化的油收率下降,沥青质产率增加。SEM照片显示体系中出现了长条状的大分子缩聚物。反应气氛实验表明,在氮气和氢气气氛下生成了同样种类的铁硫化物,但氮气气氛下生成的Fe_7S_8较少。     

煤直接液化油制备环烷基油工艺技术研究

以煤直接液化加氢稳定油为原料,在300 mL煤直接液化加氢装置上,采用百万吨级煤直接液化示范装置油品加氢工艺条件,实施了煤直接液化油制备环烷基油工艺技术研究,结果表明,采用油品加氢改质工艺,>165℃馏分油总芳烃由57.6%降至4.2%,总环烷烃由36.2%升至89.6%,但与深度加氢精制工艺相比,生产油品整体馏程偏低,密度小。     

新疆淖毛湖煤直接加氢液化特性的研究

为获得新疆东疆地区丰富煤炭资源合理高效利用的途径,分析了新疆淖毛湖煤的煤质特点,进行了新疆淖毛湖煤直接加氢液化特性的研究。以新疆淖毛湖煤和四氢萘为原料,在2 L高压釜中进行加氢液化试验,考察了反应温度、反应压力、停留时间以及催化剂对氢耗率、气产率、转化率、油产率和沥青类物质产率的影响规律。结果表明,新疆淖毛湖煤具有高挥发分,高镜质组含量和高氢碳比的煤质特征,特别是加氢液化的活性组分高达96.4%; 420℃,15 MPa和60 min的反应条件下,煤的转化率可达93%,油产率65%,是一种直接加氢液化的优质原料。直接加氢液化过程中,普通铁系催化剂的添加体系有利于350℃轻质馏分油生成,气产率,水产率和氢耗率均呈现小幅增加; 420℃前后的2段反应温区,温度变化对液化效果及产物分布影响呈现显著差异;反应压力对转化率和油产率的影响缓和,高氢压有利于沥青类物质向油和气转化,也有利于350℃液化轻质馏分油生成;30 min,淖毛湖煤呈现出良好的液化效果和反应性能,60 min,有利于沥青类物质向气和350℃的轻质馏分油转化,停留时间进一步延长将引发沥青类物质的缩聚反应和液化油的过度加氢,导致油产率降低。淖毛湖煤直接加氢液化特性的研究为淖毛湖煤加氢液化工艺放大研究提供了基础数据,也为新疆立足本区资源优势,促进经济发展提供了技术参考。     

煤直接液化催化剂及其作用机理研究进展

煤直接液化是高效洁净利用低变质煤资源的重要技术途径,而催化剂的性能优劣直接决定整个工艺的经济性和可操作性。简述了煤直接液化工艺概况及反应历程,对液化反应历程中煤大分子热解、氢气活化、溶剂加氢、沥青烯加氢、自由基之间的相互反应等过程进行分析和总结,指出煤直接液化反应过程是非均相催化,催化剂在促进煤及沥青烯热裂解的同时为大分子自由基输送H自由基。在结合活性评价分析煤直接液化催化剂作用机理的基础上,提出铁系催化剂活性优化及贵金属催化剂成本优化,即催化剂的微粒径、抗团聚、高活性和低成本仍将是进一步研究的重要方向。     

煤液化溶剂催化预加氢的研究

以脱晶蒽油为煤液化起始溶剂,采用3665,3761,3673和3641商品催化剂以及Fe_2O_3试剂进行溶剂催化预加氢试验。所用的几种催化剂中,3665催化剂加氢活性较高。用液相色谱、红外光谱等仪器分析方法考查了溶剂加氢前后组成的变化。充州北宿矿十六层煤的液化结果表明,随着溶剂氢含量的提高,煤的转化率有所提高,油收率显著增加。     

煤直接液化复合催化剂研究现状和前景

传统的煤直接液化铁系催化剂的研发已达到纳米级和超高分散性的水平,但铁系催化剂的加氢性能相对钼、镍等有色金属催化剂要弱,而钼、镍等加氢催化剂与铁系催化剂的复合使用有一定的协同作用。针对钼、镍等加氢催化剂与铁系催化剂的复合使用进行调研,发现目前该复合型催化剂领域研究较少,且均停留在实验室阶段,而该催化剂的制备方法较为复杂,不利于现有催化剂制备工艺的改进和放大,有进一步研究的必要。     

煤与废塑料共液化中铁系催化剂工作状态和活性点的研究

对铁系催化剂在煤直接液化过程中的工作状态和活性点进行了研究.应用X射线光电子能谱(XPS)研究发现，硫促进的三氧化二铁(Fe     

煤直接液化催化剂研究与发展

使煤炭液化成油技术是解决我国一次能源中原油供应不足的措施.煤炭液化过称中主要以铁基催化剂为主.非铁系催化剂有sn和zn水溶液、含碘的煤液化催化剂、碱金属氢氧化物或碳酸盐、Cr2Mo2Ⅷ族的加氢催化液化催化和硫转移荆等.概述了近年来煤液化技术在铁系催化剂研究、回收利用、制备工艺和预处理等方面的研究进展,综述了煤液化催化反应器研究状况.     

加氢液化复杂多相体系氢传递催化机理

煤直接液化复杂多相体系中重组分轻质化过程中，氢传递与催化机理的探究对于了解煤液化过程，提高氢利用程度以及煤的加氢转化都有非常重要的意义。以新疆淖毛湖煤和四氢萘为原料，分别在N2和H2气氛下进行了高压釜试验研究，并与各自的催化剂添加体系比对，讨论了临氮热裂化，临氮催化裂化，临氢热裂化和临氢催化裂化不同供氢环境下，煤加氢液化复杂多相体系催化机理和氢的过程传递。结果表明，催化剂促进了气相氢的活化，促进了活性氢分别向煤的热解产物和溶剂转移，也促进了溶剂中的氢向煤的热解产物转移，有利于煤的转化和油产率的提升。本实验条件下，与气相氢相比，溶剂对于活性氢的贡献更大，约为气相氢贡献的2倍，且气相氢供氢量和溶剂供氢量均与煤和沥青质向油气转化呈正向相关。     

煤直接液化铁系催化剂研究进展

铁系催化剂来源广泛,作为廉价可弃型催化剂用于煤直接液化反应,具有较好的催化活性,因此铁系催化剂得到了持续的关注和广泛应用。本文概述了天然含铁矿物及矿渣、合成超细铁催化剂、水溶性和油溶性铁催化剂、改性复合铁催化剂等铁系催化剂,在煤直接液化过程中的作用机理、研究进展,并针对各类铁系催化剂的工业应用前景,提出了铁系催化剂的研发方向。     

典型多环芳烃的加氢反应研究进展

提高供氢溶剂的供氢能力是煤直接液化技术开发的重点之一,而多环芳烃加氢之后获得的氢化芳烃是煤直接液化的有效供氢溶剂组分。调控加氢深度是提高供氢性能的有效措施。文章介绍了多环芳烃萘、蒽和菲的加氢路径,并介绍了工艺条件和催化剂种类对其加氢产物选择性的影响。芳烃的环数越多,其加氢程度越难;使用CoMo类、NiCl过渡金属类等催化剂和调控加氢条件均有利于生成加氢中间产物,但目前二、三环氢化芳烃的工艺条件开发尚不成熟。此外芳烃加氢反应基本为一级反应,且首环加氢速率最快;加氢平衡常数随温度的升高而降低。将热力学、动力学和分子模拟结合,可实现生产高效氢化芳烃的目的。     

SiO2包覆对Ni2P/Al2O3催化剂结构和萘加氢性能的影响

煤焦油中萘系烃类化合物通过加氢转化为氢化芳烃或环烷烃可显著增强喷气燃料的热安定性,该加氢过程实现的关键在于如何有效研制高选择性芳烃加氢催化剂。针对商业用金属硫化物催化剂尚不足以控制芳烃加氢选择性的问题,Ni_2P催化剂因其具有特殊的晶体形貌和电子结构表现出很高的本征加氢活性,有望成为新一代高效芳烃加氢催化剂。但由于非负载型Ni_2P催化剂存在比表面积小、活性相分散度、机械强度及散热性不佳的问题,研究者大多借助载体的高比表面积分散活性组分,而不同载体对Ni_2P的生成、分散度和催化剂的活性都有着重要影响。因此,采用次磷酸盐歧化法制备了不同SiO_2包覆量的Ni_2P/Al_2O_3催化剂(Cat-xSi)以期调变前驱体中镍物种、催化剂中Ni_2P与载体之间的相互作用,使得在适宜的载体与金属相互作用下生成更多Ni_2P物种并实现更高的分散,同时系统考察了SiO_2包覆对Ni_2P/Al_2O_3催化剂结构和萘加氢性能的影响。结果表明:当反应温度为340℃,氢气压力为4 MPa,氢油比(反应原料中氢气与3%(质量分数)萘/四氢萘的正癸烷溶液的体积比)为600,重时空速为20.8 h~(-1)时,所有SiO_2包覆的Cat-xSi催化剂萘转化率(65%)均高于未包覆SiO_2的催化剂(萘转化率56%),其中,Cat-16.0Si催化剂的萘转化率为72%,这是因为Cat-16.0Si催化剂中更小的Ni_2P颗粒(4.0 nm)和更多的Ni_2P数量使得催化剂中暴露出更多活性位点(CO吸附量为26.8μmol/g),而稳定存在的缺电子程度更高的Ni~(δ+)及催化剂表面更多的B酸位点进一步促进了芳烃的吸附。     

提高十六烷值技术在煤直接液化油加氢改质装置的首次工业应用

神华鄂尔多斯煤制油分公司煤液化先期工程1.0 Mt/a煤直接液化油加氢改质装置,在首次工业应用中采用了中国石化石油化工科学研究院开发的煤直接液化油加氢改质技术(RCHU)及配套的RGC-1/RNC-2/RCC-1催化剂组合,该技术通过对煤直接液化轻馏分油进行加氢改质,以达到改善产品品质、提高产品柴油十六烷值的目的.本文对煤直接液化油加氢改质装置首次工业应用开工过程中的催化剂装填、干燥、预硫化、钝化、投料试车进行了分析.介绍了该催化剂在煤直接液化加氢改质工艺的应用过程.实践证明该催化剂对十六烷值的提高比较明显,达到了预期目标.     

煤基高能量密度燃料的合成及表征

高能量密度燃料是为新型高性能飞行器提供动力保障的关键,其合成及应用研究具有重要的前瞻性和重大战略意义。煤炭是我国的主体能源和重要原料,通过煤直接转化获取的煤基油,充分保留了煤中特有的环状分子化学结构,具有良好的热安定性和较高的能量密度,被认为是高超音速飞行器的优选燃料。以煤直接液化工艺生产的煤液化石脑油馏分为起始原料,通过富集轻质芳烃、化学合成、催化加氢稳定和产物分离提纯等方法制备煤基高能量密度燃料,并对其产物进行分子结构表征和性能评价。结果表明,煤直接液化生产的石脑油馏分是一种优异的催化重整原料,经催化重整富集轻质芳烃后,其轻质芳烃质量分数高达71.05%。Diels-Alder化学合成主产物是由多个封闭环平面组成且具有空间立体构型的二环或三环烃类物质,质量分数为46.18%,因分子内存在较大的张力能,结构紧凑,其拥有更大的密度和体积热值。煤基高能量密度燃料的密度和体积热值分别为0.8990 g/cm3与38.06 MJ/L,均大大超过现行的国内石油基喷气燃料(RP-3和RP-6)、煤基大比重喷气燃料、美国和俄罗斯军用标准。与单一纯物质合成高能量密度燃料(JP-10和T-10)比较,其密度与体积热值偏小。究其原因主要是轻质芳烃的富集度仅为71.05%,需进一步提高其轻质芳烃质量分数。另外,制备的煤基高能量密度燃料种类复杂,其主产物质量分数仅46.18%,下一步可重点调控合成产物的分子构型和纯化分离。     

煤直接液化产物生产矿物油型有机热载体的研究

煤直接液化工艺生产的中温溶剂油和将中温溶剂油加氢后的烷基油(1211)具有良好的热稳定性,适宜作为LQC320精制矿物油型有机热载体(导热油)馏分,为有机热载体的生产提供了一条新的途径。通过分析不同来源馏分的馏程和烃类组成对馏分热稳定性的影响,并考察馏分调和后对热稳定性的影响以及抗氧剂对中温溶剂油和1211烷基油热稳定性的影响后发现,环烷烃和芳烃的热稳定性较好,链烷烃的热稳定性较差;通过不同馏分之间的调和,可以使馏分的馏程和烃类组成分布更加合理,从而提高热稳定性;胺型抗氧剂能赋予煤液化生产的矿物油型有机热载体更好的热稳定性。     

加氢精制催化剂用于煤直接液化油品加氢稳定的研究

为了验证专利商Axens公司推荐的加氢精制催化剂A能否满足神华煤直接液化示范工程的操作要求,在小型加氢精制装置上进行了加工煤液化油品的研究,在中型加氢稳定装置上进行了利用蒽油和洗油混合原料制备煤直接液化单元首次开车所需开工溶剂和加工煤液化油品的研究.试验结果表明,A催化剂具有良好的初活性、低温活性、及适当的脱芳碳活性,加氢精制催化剂的性能,能够满足利用蒽油和洗油制备煤直接液化单元开工用溶剂和加工煤液化油品,为煤液化生产循环供氢溶剂油的要求.     

煤炭直接液化油品加氢稳定和加氢改质的试验研究

对神华上湾煤直接液化油品进行了加氢稳定和加氢改质的试验研究,研究结果表明煤液化重油经过加氢稳定处理后,可以生产出煤液化需要的供氢溶剂;煤液化轻油经过加氢稳定后中间馏分的十六烷值低、密度高,还需进一步加工。加氢改质是一种有效改善油品质量的方法;研究表明加氢改质小于150℃石脑油馏分是很好的催化重整原料;加氢改质后的大于150℃柴油馏分性质全面满足环烷基原油生产的轻柴油国家标准;试验还表明加氢改质柴油馏分对十六烷值改进剂具有良好的感受性,通过添加1000ppm的十六烷值改进剂可以生产出满足欧Ⅱ排放标准的柴油产品。     

低变质烟煤与不同类型油共炼反应特性

煤油共炼是集煤直接液化和重油加氢转化为一体的高效工艺,对缓解国内石油供需矛盾,平衡能源结构,保障国家能源安全具有重要的战略意义。对比研究了以煤焦油、FCC(催化裂化)油浆、DCC(催化裂解)油浆为油样,分别与一种低变质烟煤共炼的反应特性。结果表明：FCC油浆和煤共炼的煤转化率最高,DCC油浆和煤共炼次之,煤焦油和煤共炼的煤转化率及液体油产率均较低。分析发现,油样中芳香烃的组成和含量不同是导致煤油共炼过程中煤转化率及产物组成差异的主要原因。共炼油样中的多环芳烃的供氢作用是反应过程中自由基加氢的重要途径。多环芳烃先与反应体系中的活性氢原子结合生成氢化芳烃,氢化芳烃则可结合稳定共炼过程中产生的自由基。对油样中1～5环类多环芳烃分析推断,相较于低环数芳烃,油中高环数芳烃供氢能力更强,故4环芳烃含量较高的FCC油浆共炼效果要强于3环芳烃含量较高的DCC油浆。煤焦油中芳烃主要源于煤中芳香结构断键,与煤样具有较好的互溶性,但其高环数芳烃含量较低,氢传递能力弱,导致其与煤共炼时煤转化率及液体油产率相对较低。将FCC油浆和煤焦油掺混作为共炼油时,煤焦油中的芳烃可以保障煤在反应体系中分散,而FCC油浆中的...     

煤与石油重油共处理协同效应的初步分析

煤与石油重油共处理可同时对煤和重油进行加氢处理,并能提高煤的转化率和液化油的收率.本文分析了煤液化过程中溶剂的有效组分.多环芳烃含量较高的二次加工重油可作为部分煤液化溶剂,而芳香度较低的直馏重油不宜作为煤液化溶剂使用.在煤油共处理过程中,煤和重油之间呈现出促进重油改质和煤液化的协同效应.煤与重油之间的相互作用效果与重油的组成和性质相关,本文还探讨了改善煤与重油共处理效果的措施.     

煤基费托合成催化剂活性组分的选择

对具有费托合成活性的金属元素进行了介绍和分析,并对具有工业应用价值的铁系催化剂和钴系催化剂从催化剂性能特点、所适用的原料气组成、抗毒性能等方面进行了深入比较.认为在现阶段,铁系催化剂更适用于以煤制合成气为气头的间接液化过程.而钴系催化则是低温费托合成技术的发展方向.