基于Diels-Alder化学合成煤基高能量密度燃料的模型物反应研究

选取基于煤基油中轻质芳烃为前驱体化学合成高能量密度燃料的工艺过程为研究对象,利用轻质芳烃模型化合物,研究了其Diels-Alde化学合成高能量密度燃料过程的反应机理与催化原理。结果表明,在分子筛催化剂作用下,以苯、甲苯、二甲苯和四氢萘等芳烃为前驱体可与降冰片烯发生Diels-Alde化学合成,生成具有多个封闭环平面组成的立体分子构型的高能量密度燃料。其转化率分别为85.2%,93.1%,99.0%和98.3%,选择性分别为95.2%,93.5%,95.5%和15.3%,轻质单环芳烃(BTX)具有优异的选择性和反应性;MCM-22催化剂因具有较大的孔结构和适度的酸性,其反应活性高于ZSM-5,SAPO-34和ZSM-35催化剂;增加反应时间和升高反应温度均有利于Diels-Alder合成反应。通过轻质芳烃模型物化学合成制备的高能量密度燃料具有较高的密度和能量密度,分别为0.941 8 g/cm3和43.79 MJ/L,远高于石油基和煤基喷气燃料。煤基石脑油经过催化重整后,可得到富集轻质芳烃组分,其单环芳烃(BTX、苯、甲苯、二甲苯)含量高达71.05%,另外,仍可通过柱层析或萃取精馏等先进的分离富集技术,进一步提高轻质芳烃组分富集度。因此,以煤基石脑油为起始原料,通过催化重整或柱层析分离后,得到的富集轻质芳烃组分完全可作为前驱体化学合成真实体系下的煤基高能量密度燃料。     

高热安定性煤基喷气燃料理化性能的试验研究

以煤直接液化工艺生产的馏分油为原料制备了煤基喷气燃料,利用气相色谱和质谱对燃料的烃族组成进行了研究,并对燃料的理化性能进行了分析。实验结果表明,煤基喷气燃料主要由环烷烃组成,其中单环烷烃占32%,双环烷烃占42.3%,三环烷烃占13.6%,链烷烃占9.9%,还含有少量的芳香烃。煤基喷气燃料的理化指标均符合GB 6537—2006标准的要求,与石油基3号喷气燃料相比,煤基喷气燃料具有更高的密度。虽然煤基喷气燃料的质量热值较低,但体积热值比3号喷气燃料高3.5%。研究了煤基喷气燃料的密度、黏度随温度的变化关系,得到了密度-温度校正系数和黏度计算公式。     

煤直接液化产品的组成、特性及应用

从产品组成方面阐述了煤直接液化油品与石油基油品的差异,指出煤直接液化油品主要以环烷烃为主,是非常理想的环烷基基础油,从而决定了其在特殊领域的应用潜力。煤直接液化油品具备高密度、高热容、高热安定性、高热值、高环烷烃、凝点低、低硫、低氮、低芳烃等特性,可作为军用及航空航天领域特种燃料,主要包括煤基大比重喷气燃料、煤基低凝点柴油及煤基航天煤油。最后指出,应充分发挥煤直接液化油品的优点,将有利于减轻我国对石油资源的依赖,保障战略能源安全。     

煤液化油制芳烃与煤基甲醇制芳烃的技术进展及经济分析

目前对煤基芳烃技术进展及其经济分析多涉及煤基甲醇再制芳烃的技术路线,忽视了煤液化油制芳烃技术。论文简要介绍了煤液化油制芳烃技术和煤基甲醇制芳烃技术的进展及其经济性,并较为详细地对比了煤液化油制芳烃与煤基甲醇制芳烃技术的技术经济性。结果表明,煤基甲醇制芳烃技术经济性略优于煤液化油制芳烃技术。     

新型液体煤浆燃料

液体煤浆燃料是一种新型的无水煤基液体燃料。它是由煤温和气化析出挥发分的冷凝液体与其产生的焦炭再经净化、粉碎二者混合制成稳定的煤基悬浮体。此液体煤浆含焦炭负荷量约50%,黏度接近№.5残渣油,燃烧性能比№.2燃料油(柴油)更好。(薛福连)新型液体煤浆燃料@薛福连     

煤炭资源的利用前景

分析了传统的煤炭利用工艺存在的问题和中国能源结构的发展趋势。指出煤的高碳含量、富含芳烃和杂原子等特性 ,使煤作为洁净能源利用先天不足 ,但作为获取高附加值化学品的原料利用得天独厚。通过对煤结构的深入研究 ,可望从煤出发获取煤基化学品、芳香高聚物和碳材料 ,实现煤炭资源向非燃料利用的转变 ,迎来煤化工的黄金时代。     

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。     

新疆淖毛湖煤直接液化富产芳烃的催化加氢过程

为提升煤直接液化油品的附加值,凸显其高芳烃的结构优势,以新疆淖毛湖煤(NMH)和循环溶剂为原料,利用2 L高压釜研究了NMH煤加氢液化富产芳烃的过程调控和催化剂调控规律,借助~1H-NMR进行了不同催化体系中馏程150℃轻质油的芳香结构特征比对分析,借助傅里叶红外(FTIR)和热重(TG)研究了不同催化体系中间产物沥青质(PAA)芳香分子结构的改变,借助XRD,饱和磁化强度和扫描电镜对四氢呋喃不溶物(THFI)形貌,铁的晶型和磁性能进行了解析,分别探究了铁系催化剂在煤液化条件下的相变过程对NMH煤轻质转化影响。结果表明,420℃,17 MPa和60 min是NMH煤加氢液化富产芳烃的最优工艺参数,适宜的反应温度和停留时间能够降低沥青质(PAA)的缩聚和液化油的过度加氢,有利于馏程150℃轻质油的生成,反应压力的提升有利于PAA的轻质转化,但对馏程150℃轻质油的生成影响不大。传统催化剂的活性态Fe_7S_8在煤直接液化初期发挥了催化作用,加氢液化后期,Fe_7S_8活性态逐步向Fe_9S_(10)和FeS非活性态转变。与传统铁系催化剂相比,复合型催化剂在加氢液化过程中降低了Fe_7S_8活性态向非活性态的转化程度,显著促进煤和PAA的轻质转化,馏程150℃轻质油产率提高了25.64%,具有更多的芳香分子结构,芳潜提升明显。采用复合型催化剂进行过程调控研究,初步形成煤直接液化富产芳烃的工艺基础。     

煤直接液化产物中含氧组分试验研究

石油化工产品已难以满足工业和民用领域日益增长的需要,煤液化产品作为一种替代燃料已引起人们广泛的关注。考虑到煤在转化反应中含氧化合物的重要作用,使用二维气相色谱、高分辨率质谱仪、核磁共振仪以及紫外可见分光光度计来定量分析石脑油和粗汽油馏分中的氧含量,羧酸的烷基化程度可以通过高分辨率质谱仪和核磁共振仪测出。试验结果表明,石脑油和粗汽油中酚类、醇类和酮类化合物中的氧均能定量测出,还能定性检测出呋喃和羧酸,这对进一步研究煤液化产物提质加工、脱除氧杂原子以及降低芳香度,提高液化油质量具有重要意义。     

建立煤基醇醚燃料推广应用的重大举措

从晋、陕、川、甘、宁、蒙6省(区)的资源状况、资源优势互补性及其辐射影响力和协同作用等方面出发,阐述了建立煤基醇醚燃料区域连片试验示范区的必要性和重要意义.     

唐口煤矿煤质特征分析及综合利用

通过对唐口煤矿煤炭的物理性质和化学性质的分析,表明该矿煤属低灰、低硫、低磷、高发热量气煤,可作为良好的动力燃料煤、炼焦配煤以及氢化法炼油、液化、水泥回转窑用煤。     

煤基车用燃料的生命周期能源消耗与温室气体排放分析

利用生命周期评价方法，以中国的能源生产和运输为背景，对汽油、柴油、甲醇汽油和二甲醚这4种煤基车用燃料配合不同车辆发动机技术的全生命周期能源消耗和温室气体排放进行了研究，得出：煤基车用燃料全生命周期所消耗的一次能源与排出的温室气体超过60 %发生在上游阶段，特别是燃料阶段；车辆的燃料经济性对全生命周期指标影响较大；从总量来看，二甲醚是较好的选择，柴油次之，汽油路线则是最差的，但考虑到车辆技术的明显区别，汽油和甲醇汽油仍然存在应用的可能性.     

低热值煤资源现状与循环流化床发电应用分析

通过对我国低热值煤资源的现状分析认为,燃烧发电是实现煤矸石、煤泥等低热值煤燃料大规模资源化利用的主要途径,而循环流化床燃烧发电技术则是其中的最佳方案。探讨了循环流化床锅炉在燃烧低热值煤燃料时的关键设计以及污染物控制等问题,为实现在更大范围内对低热值煤资源的清洁高效利用提供方向。分析了发展低热值煤循环流化床燃烧发电的重要意义和发展前景,并提出了相关意见和建议。     

内蒙古白音乌拉煤田巴彦花组煤质特征

论述了内蒙古白音乌拉煤田巴彦芒来矿区巴彦花组的煤质特征及用途,指出了该矿区适合建设大型露天煤矿。该区煤为中灰分、低-中高硫分、高热值褐煤。该煤的挥发分高,化学反应性高,燃烧时速度快,反应充分,是很好的动力燃料,适用于火力发电。     

关于中国煤化工发展的几点讨论

煤炭液化在“十一五”期间进行工业示范,2010年后逐步进入产业发展期;煤基甲醇生产能力增长较快,烯烃等甲醇下游产品有较大的发展余地;煤质研究对煤化工技术研究和产业化发展有重要意义,应该注重煤质与煤气化技术选择的相关研究。     

煤直接液化过程动力学阶段的划分与煤的高温快速液化

根据表观活化能的突跃性变化，煤直接液化过程可以划分为3个动力学阶段：初始高反应活性、慢速加氢和缩聚反应阶段.其根源是煤分子结构中桥键和芳键键能之间的突跃性变化.煤的高温快速液化就是让反应仅持续完初始高反应活性阶段（～5 min）即终止的一种煤直接液化方法，液化温度由TG曲线所反映的活泼热分解温度上限（～500 ℃）来确定，要求煤粉与优秀供氢溶剂充分接触,并由此引出了“理想液化”的理论假设.最后探讨了煤高温快速液化在工业上和学术上可能的应用.     

煤液化方式的技术经济分析

对煤的2种液化方式———直接液化和间接液化,从技术成本、经济节能、环境污染等方面进行了深入探讨和分析比对。通过对比,并根据不同区位实际情况解决煤液化制燃料油途径的最优选择问题。