铁催化剂对煤解聚作用的影响

基于相关理论研究,采用新型催化剂加入方式,利用程序升温的方法进行煤炭的铁催化解聚实验。验证了铁催化剂在催化解聚方面的优势,通过GC-MS、元素分析等技术完成了对焦油多方位的分析,利用红外、XRD等技术对煤热解半焦聚合度进行了研究。结果表明,铁基催化剂能够有效抑制半焦的聚合,降低了煤气的热值,增加了焦油的收率,为今后煤催化转化工程提供数值参考。     

钴系催化剂对神府煤热解油收率及品质的影响

以钴盐为催化剂,对神府煤进行催化热解研究。考察了钴离子的添加量、热解温度以及热解方式等条件对热解煤焦油总收率及其轻重组分含量的影响。研究表明,钴系催化剂能提高热解焦油的收率,并对焦油轻重组分含量也有很大的影响;温度和热解方式对其也有很大影响。在实验条件下,当钴离子的添加量从0增加到9%时,焦油总收率由2.56%增加到5.86%,焦油中轻组分含量由41%增加到63.33%。半焦催化热解、负载钴离子的半焦催化热解时焦油总收率降低,但其轻组分含量有所增加。     

苯催化加氢制环己烯Ru系催化剂共沉淀法的制备

采用共沉淀法,选取Ru作为催化剂活性组分,Zn或与金属M作为催化剂助剂,在醇-水体系中制备了无负载的单助剂Ru系催化剂(Ru-Zn)和双助剂Ru系催化剂(Ru-Zn-M)。对所制催化剂和工业用Ru-Zn催化剂在相同实验条件下进行了活性评价、表征和对比。结果表明,制备出的单助剂Ru-Zn催化剂效果优于双助剂Ru系催化剂,且接近工业催化剂的催化效果;在苯转化率为74.1%时,环己烯选择性为65.6%,环己烯收率为48.6%;共沉淀法制备催化剂的过程中,添加乙醇作为分散剂,作用是有助于维持反应体系p H值的稳定等,从结果上会提高催化剂活性;还原过程中离子液体的添加起到了一定缓冲效果,使催化剂得到适度还原;催化剂中部分Zn的溶去有助于催化剂形成一定的孔结构,提高了其活性和选择性。     

贫瘦煤模拟海水催化热解特性的研究

贫瘦煤地下催化气化过程无法使用固体催化剂,因此要研究廉价的液体催化剂。 为 了探索海水作为煤炭地下气化廉价气化剂的可行性,了解其中的NaCl组分对煤热解和气化 过程的催化作用,以3% 的NaCl溶液(模拟海水)作为催化剂,选取了块度约6cm的陕西王 斜煤矿贫瘦煤进行热解实验,测定了煤块内外升温速率和热解产物焦油的组成,研究了催 化剂对半焦孔结构的影响。 NaCl 催化剂负载量为 0.49% 和 0.53% 的大尺度煤块在 350℃~650℃温度段活化能与原煤相比分别降低39% 和45% ;催化热解焦油中苯系物含 量增加7.8% ,烃类含量煤样Ⅰ减少14.9% 、煤样Ⅱ减少32.4% ;催化热解煤焦的比表面积 显著大于非催化热解的煤焦;热解焦中—OH 键和* *C* *O 键的含量,煤Ⅱ焦<煤Ⅰ焦<原 煤。 结果表明:块状贫瘦煤热解过程中温度传递具有滞后性,海水对煤热解和气化过程有 一定的催化作用。     

煤热解焦油催化裂解和乙烷水蒸气重整耦合提高焦油品质

本文旨在通过在炭基催化剂上发生的煤焦油原位催化裂解与乙烷水蒸气重整过程耦合以提高轻质焦油产率。以平朔煤(PS)为煤样,利用常压固定床反应器在氮气以及乙烷水蒸气混合气氛下进行焦油提质实验,并使用半焦(Char),活性炭(AC)以及活性炭负载金属钴和镍(Co/AC,Ni/AC)作为提质催化剂,对比考察催化剂种类和反应气氛对提质过程中焦油及气体产物的影响。同时,为了解提质过程所得焦油产物的组成和性质,利用模拟蒸馏,GC-MS等表征手段对焦油进行检测分析。结果表明,活性炭负载Ni催化剂(Ni/AC)可催化乙烷水蒸气重整反应,产生的·CH x,·C 2H x,·H等小分子自由基可与焦油催化裂解产生的自由基结合,避免焦油过度裂解。与未加催化剂得到的平朔煤热解焦油相比,采用Ni/AC使轻质焦油(沸点低于360℃馏分)的质量分数和产率分别提高54.3%和52.4%,同时焦油中BTEXN(苯、甲苯、乙苯、二甲苯和萘)等芳烃组分产率明显提高;乙烷水蒸气混合气氛下(耦合过程)比同条件氮气下的焦油产率和轻质焦油产率分别提高38.1%和35.3%,焦油中C2~C3烷基取代苯和C1~C2烷基取代酚的相对含量有明显提高,说明乙烷和水蒸气被活化并参与了焦油形成过程。煤热解焦油的原位催化裂解的总体效果是将焦油中重质组分转化为轻质焦油和热解气,其提质效果与催化剂的活性组分密切相关,且反应气氛在煤焦油的形成过程中具有重要作用。     

伊宁长焰煤催化热解产物收率的研究

煤的催化热解对煤的有效利用具有重要意义,利用格金低温干馏炉研究四种催化剂CaO、MgO、K2CO3和Na2CO3在不同添加量条件下对新疆伊宁长焰煤热解产物收率的影响。结果表明:随着添加量的增加,碱土金属氧化物CaO和MgO均可以提高半焦收率、降低焦油收率,而碱金属碳酸盐K2CO3和Na2CO3均提高煤气收率、降低焦油和半焦收率,对总水收率影响不明显。     

不同催化剂对准东煤的催化气化特性对比研究

为掌握低温750℃条件下准东煤的催化气化特性规律,采用差示扫描量热与热重分析仪,通过确定适宜的CO_2气体流量、煤焦质量和颗粒直径,研究分析了准东煤在低温、微量催化剂及其不同加载方式下的催化气化特性。结果表明:低温下,准东煤在微量催化剂条件下完成催化气化过程,催化剂添加量增加,反应速率加快,催化效果更强;催化剂加载方式不同,催化效果不同,对Ca(OH)_2而言,催化效果高温高压法浸渍法研磨法;对K_2CO_3而言,催化效果研磨法高温高压法浸渍法;相同加载方式条件下,当催化剂添加量小于1.70%(质量分数)时,Ca(OH)_2催化效果优于K_2CO_3;当催化剂添加量大于3.20%时,Ca(OH)_2催化效果弱于K_2CO_3,这很可能与煤中的活性位点等因素有关。     

热解气氛对煤催化热解焦油品质的影响

为考察不同热解气氛对煤热解产物分布及焦油品质的影响,在固定床反应器内,以粒径范围为0.2～0.5 mm的和什托洛盖煤为研究对象,依次考察了热解温度、热解气氛和模拟热解气（SPG,N2+H2+CH4+CO+CO2）经过不同填装催化剂后对煤热解产物分布及焦油组成的影响。实验结果表明：N2气氛下,煤在550～750 ℃范围内进行热解时,在600 ℃热解时的焦油产率最大,为15.0%,是格金理论焦油产率的83.3%;在考察各热解气组分及模拟热解气对煤热解特性的影响时,发现以模拟热解气为热解气氛时,焦油中轻质焦油质量分数（沸程＜360 ℃）为63.2%,比在N2气氛下提高6.6%;当煤在通过各种催化剂层后的模拟热解气氛中热解时,获得的焦油产率均下降,但焦油中轻质焦油质量分数显著提高。其中,当模拟热解气通过Ni,Mo质量比为1∶1的4%Ni-4%Mo/HZSM-5催化剂时,煤热解焦油中轻质焦油质量分数为68.6%,这比无催化剂条件下煤在模拟热解气氛以及N2气氛中获得的轻质焦油质量分数分别提高8.5%和15.6%。     

煤热解耦合焦油裂解对焦油品质的影响

在2个串联的固定床反应器内,研究了和什托洛盖煤热解挥发物的二次裂解行为,考察二段固定床内温度及载体对焦油裂解性能的影响。结果表明：当二段管温度从400 ℃升至600 ℃时,焦油产率从13.3%降至12.5%,H 2产率则由83.5 mL/g增加至111.8 mL/g;当温度低于500 ℃时,重质焦油产率无明显变化,但较单固定床明显降低,说明低温裂解可提高焦油品质;当温度≥550 ℃时,焦油裂解程度加剧,致使其重质组分产率较单固定床增加;当二段管温度为550 ℃时,与不添加催化剂相比,Ni/USY,Ni/HZSM-5(38）和Ni/HZSM-5(50)不同程度提高了焦油中轻质组分分率,其中Ni-USY的提质效果最明显,可使轻质焦油分率提高到71.9%,增幅达28.2%。     

磁性Mo/HZSM-5@SiO2@Fe3O4催化剂可控制备及煤催化热解

低阶煤炭资源量丰富,催化热解是实现其清洁高效利用的重要途径。目前,低变质煤催化热解技术存在焦油产率低,重质组分高,催化剂回收难等发展瓶颈。为此,设计制备了磁性核壳型载体HZSM-5@SiO_2@Fe_3O_4(简写为HSF)和煤热解磁性Mo/HSF催化剂。研究了SiO_2隔热包覆层的层数,热处理温度和时间,以及包覆HZSM-5载体层对HSF磁性的影响。以补连塔煤为研究样品,探讨了磁性Mo/HSF催化剂的煤热解催化活性及磁选回收特性。研究结果表明,在常温条件下,随着SiO_2包覆层数不断增加,SiO_2@Fe_3O_4饱和磁化强度和磁选回收率均呈现不同程度的降低,当SiO_2包覆层数为2层时,饱和磁化强度和磁选回收率下降程度最小,但提高热处理温度或延长热处理时间,包覆HZSM-5载体层均使其磁选回收率降低。以2层SiO_2包覆的SiO_2@Fe_3O_4为磁核制备的5%Mo/HSF磁性催化剂催化性能最好。在5%Mo/HSF作用下,补连塔煤热解的焦油产率达到10.8%,焦油中苯类质量分数增加了2.31%,酚类几乎不变,脂肪烃质量分数增加了8.44%,稠环芳烃质量分数减少9.64%。活性组分Mo的引入不仅可以提高焦油的品质,而且也提高了煤气中甲烷和CO比例,煤气中甲烷体积分数达50%以上。Mo/HSF催化剂初次磁选回收率可达到90.3%。随着该催化剂磁选回收次数增加,催化剂活性和磁选回收率明显下降,主要是因为催化剂表面积炭和磁核被还原,磁性减弱所致。     

煤催化热解研究现状

基于煤中低温催化热解可实现煤分质清洁转化,通过对煤催化热解中催化剂和工艺研究现状进行分析,发现不同催化剂对热解产物分布影响不同,可根据目标产物选择相应种类催化剂,过渡金属、分子筛可改善热解产物分布,提高焦油产率,金属氧化物催化剂可提高热解转化率,增加煤气产率。煤催化热解工艺中,两段热解、多段停留加氢热解、具备催化功能的固体热载体热解均可明显改善热解产物分布。     

新疆白石湖富镜质组高碱煤热解特性

利用固定床热解炉、格金干馏装置和热重分析仪研究了白石湖富镜质组高碱煤(BS1和BS2煤)的热解特性和产物产率;同时在碱金属钠形态表征的基础上,考察了不同前处理方法对热解产物和动力学参数的影响。结果表明,白石湖煤在600℃热解焦油产率最大,煤气产率随温度升高而增加;BS1和BS2煤固定床热解的焦油产率分别为13.98%和13.75%,远高于准东煤的1.61%。焦油具有低密度、高H/C原子比和柴油馏分特点,净煤气以H_2,CH_4和CO为主。BS1和BS2煤水溶钠(H2O-Na)占比分别为79.58%和85.38%;醋酸铵溶钠(AcNH_4-Na)占比10.32%和8.06%,但含量较低的Ac NH_4-Na对焦油抑制作用显著大于H2O-Na。经水、醋酸铵和盐酸溶液处理后,BS2煤热解活化能和指前因子呈现降低趋势,格金焦油产率从14.80%分别增加到15.45%,17.18%和16.92%。     

煤沥青粉填充氯醋/聚氨酯复合材料的研究

以煤沥青粉为填充剂，与氯醋/ 聚氨酯预聚体进行常温溶液共混，合成煤沥青粉填充的氯醋/ 聚氨酯复合材料.研究了不同软化点的煤沥青粉、煤沥青粉平均粒径和质量含量对复合材料力学性能、电性能的影响.通过扫描电镜（SEM）、热失重（TG）测试手段，分析了煤沥青粉的微观颗粒形态对氯醋树脂/聚氨酯复合材料的作用机理，讨论了复合材料的热稳定性.结果表明：质量含量为10%~15 %的高温煤沥青粉可明显提高复合材料的力学、电绝缘性能；煤沥青粉粒径愈小，力学性能愈高；在煤沥青粒径为125 μm时，电绝缘性最佳；该复合材料初始分解温度为190 ℃，终止温度约在610 ℃，具有良好的热稳定性；煤沥青粉的加入同时可起到黑色着色剂与光屏蔽作用.     

典型高阶煤的催化气化特性研究

以碱金属盐（KNO 3 ）、碱土金属盐（Ca(NO 3 ) 2 ）以及过度金属盐（Fe(NO 3 ) 3 ）为典型的催化剂,研究了我国典型高阶煤--奉节煤的催化气化行为。催化剂与煤样通过浸渍方法混合,而后在1 000 ℃进行热解制焦,然后对所得焦样采用热重分析仪进行非等温CO 2 气化,并采用收缩核模型对气化机理进行了探讨。研究发现：奉节无烟煤焦本身很难气化,最大气化速率出现在1 100 ℃,然而随着催化剂的加入,其气化温度显著降低（100 ℃左右）,最大气化速率明显增大,催化作用随催化剂添加量的增加而加强,KNO 3 的低温催化作用较强,而Ca(NO 3 ) 2 和 Fe(NO 3 ) 3 在高温下有较强的催化作用;煤焦的催化气化过程分为过渡区和动力区,且随着催化剂的加入,动力区的起始温度大幅度降低;催化系数不仅与温度有密切的关系,与煤种类型以及催化剂的添加量都有着紧密的联系。     

钙、镍离子负载方式对烟煤热解-气化特性影响及煤焦结构分析

为研究采用不同负载方式负载钙离子和镍离子后烟煤的热解气相产物分布、焦油组分分布、半焦的碳微晶结构特性,在实验室小型固定床反应器上对酸洗后采用不同负载方式负载钙离子和镍离子的贺西烟煤进行热解实验。通过扫描电镜-能谱分析仪（SEM-EDS）、X射线衍射（XRD）、静态氮吸附仪等实验设备探索钙、镍离子不同负载方式的煤样热解后煤焦物理、化学结构变化。实验结果显示：由于离子交换法负载的金属是将活性组分与煤的大分子有机结构相结合,而浸渍法则使活性组分进入煤的孔隙中,机械混合只是使活性组分存在于煤颗粒外表面,活性组分存在状态的不同,进而导致热解反应性出现差异变化。H-EX-Ca、H-IM-Ca、H-MM-Ca生成轻质焦油分别为2.15%、2.17%、1.87%,此时轻质焦油（沸点低于360℃）占总焦油的质量分数分别为46.24%、38.96%、29.36%。与负载镍离子相比,采用离子交换和浸渍法负载的钙离子对于重质焦油的催化裂解作用较强。负载的金属离子分布越均匀,煤焦的微晶结构参数（堆垛高度 Lc、微晶尺寸 La及晶层间距dm）变化程度越小,进而阻碍煤焦的石墨化进程,提高煤焦的气化反应性。     

煤焦油石油焦浆成浆特性实验研究

通过研究煤焦油石油焦浆的成浆特性、流变性以及稳定性,考虑了浆体温度和添加剂对油焦浆成浆特性的影响。随浆体温度的升高,油焦浆的黏度逐渐下降。往浆体中加入了十二烷基苯磺酸钠或op乳化剂后,浆体的黏度随温度的升高下降更加迅速。当石油焦浓度小于30%时,浆体呈现出剪切变稠的胀塑性流体特性;随浓度的增大,当浓度大于40%的情况下,浆体呈现出剪切变稀的假塑性流体特性。油焦浆的稳定性较差,通过加入十二烷基苯磺酸钠或op乳化剂,可以使浆体在静置3 d和7 d后仍保持较好的流动性和稳定性,但随浆体浓度的增大,稳定性能会降低,特别是当石油焦浓度超过50%后,浆体将无法稳定保存3 d以上。     

煤低温热解与直接液化联产系统研究

煤低温热解和直接液化之间具有很多耦合要素,提出将两者集成联产系统,用煤气制氢替代煤气化制氢来降低成本、用煤焦油作补充溶剂油实现提质加工、将液化残渣与煤共热解提取高附加值油品,实现各副产物综合利用,达到系统价值最大化。基础实验研究表明,神东长焰煤与液化残渣（煤渣质量比为95∶5）共热解焦油干基产率约为8.0%,煤气有效成分大于85%;为使共热解过程不结块,液化残渣掺入量应小于30%。模拟计算表明,百万吨级煤直接液化与千万吨级煤低温热解联产,可以省却煤气化制氢及空分装置,系统能量转化效率达到75%以上,协同效应显著。