新疆淖毛湖煤加氢液化特性及液化产物中氢的分布规律

以新疆淖毛湖煤和四氢萘为原料,在2L高压釜中进行加氢液化实验,开展新疆淖毛湖煤直接液化过程调控研究,考查了温度、压力、时间及催化剂对氢耗、气产率、转化率、油产率和沥青类物质产率的影响规律,探讨了复杂多相体系液化产物中氢的分布规律,揭示了煤直接加氢液化反应与氢分布规律的内在联系.结果表明:在420℃,15MPa和60min的反应条件下,淖毛湖煤的转化率为94%,油产率为65%,是适宜直接液化的优良煤种;氢较均匀地分布在淖毛湖煤加氢液化的轻质产物(水、150℃馏分油、150℃～260℃馏分油和260℃～350℃馏分油)中,在350℃重质馏分油中分布最高,接近30%;氢在液化产物中的分布与加氢液化反应效果呈现出正相关特征.     

新疆东疆褐煤温和加氢液化富产酚类化学品的研究

为实现褐煤加氢液化富产高附加值的酚类化学品,以新疆东疆褐煤和循环溶剂为原料,在500 mL高压釜中进行了温和加氢液化的过程调控实验。考察了催化剂类型、反应温度和反应压力对氢耗率、气产率、转化率、油产率、沥青质产率及酚产率的影响,开展了温和加氢产物中酚类化合物的分布特征与迁移规律的研究。结果表明:东疆褐煤是一种适合直接加氢液化的优质原料,超强酸催化剂能够弥补反应条件温和带来的褐煤裂解性能的不足,温和液化呈现出良好的反应性能;氢初压对酚羟基迁移规律的影响较小,但对反应温度的影响显著;褐煤温和加氢液化油中的酚类化合物主要以烷基酚形态存在,另有少量的茚满酚和萘满酚。     

胜利褐煤液化初期反应动力学研究

为研究胜利褐煤在初始阶段的煤液化反应动力学,在可快速升降温的微型高压釜中对胜利褐煤进行了加氢液化反应,得到了反应初期煤液化参数,并对胜利褐煤加氢液化反应初期的动力学行为进行分析。结果表明,虽然反应器升温速度较快,但到达反应温度时,仍有一定量的煤发生了转化,在反应温度440℃、反应时间为0时转化率达到28.12%;在较低温度下,胜利褐煤只发生了部分热解反应,反应后期几乎不再转化,在380℃、反应10 min后转化率已达28%,后续基本不变;随着反应温度的升高,反应转化率、油水产率、气产率等指标增大,反应前10 min增速较快,10~25 min时反应速率减缓,主要是沥青烯组分作为中间产物不断向油转化,速率较低。     

胜利褐煤在CO+H_2O系统中液化的研究

在500 mL的间歇式高压反应釜中进行了胜利褐煤铁基催化剂条件加氢液化实验,考察了H2O+CO系统中温度、压力、煤水质量比对总转化率、油气产率和沥青质产率的影响。结果表明,随着反应温度的提高,液化总转化率和油产率增加,沥青质产率降低;随着煤水质量比的增加,总转化率先降低后增加,在1∶1.2处出现拐点,油产率有相同的变化趋势,但低煤水质量比条件下油产率较高,高压有利于加氢液化反应。通过红外、核磁共振分析,证明液化产物中存在大量酚和醇类物质。     

煤直接液化重质产品油的催化加氢实验研究

在30mL油品加氢实验装置上,进行煤直接液化全馏分油中重质油(320℃)加氢实验,考察反应温度、压力和体积空速变化对加氢生成油物性的影响.结果表明,油品的脱硫率和脱氮率与反应温度和反应压力成正比,与体积空速成反比;升高反应温度和反应压力或降低体积空速,都有利于加氢油品中单环芳烃和双环芳烃质量分数的增加、多环芳烃质量分数的减少.计算得到的油品供氢指数(IPDQ)增加,从而溶剂供氢能力增加.不同加氢条件下得到的油品物性表明,反应温度为380℃,压力为19MPa,体积空速为0.8/h时,得到的重质馏分油作为煤液化循环溶剂使用时供氢性最好.     

新疆淖毛湖煤直接液化反应行为研究

为研究新疆淖毛湖煤直接液化反应特性和产品分布规律,在0.5 L间歇式高压釜中,以四氢萘为溶剂,纳米氧化铁为催化剂及S为助剂,考察了不同反应温度、反应时间条件对煤转化率和液化产物收率的影响。结果表明:淖毛湖煤易液化,在反应器温度刚加热到425℃时,煤转化率和液化油收率已分别达到96.6%、56.68%;随着反应温度的升高以及反应时间的延长,煤转化率、氢耗、气体产率、油收率逐渐增加,而沥青类物质产率下降,水产率基本保持不变;当反应温度进一步增加以及反应时间继续延长,轻质油将会发生裂解,导致气体产率进一步增加,而油收率有所降低。当反应温度为455℃、反应时间为80 min时,煤转化率达到99.6%,油、沥青和气体收率分别为73.42%、1.64%、16.61%,氢耗为4.85%。基于液化试验结果,建立了5集总的反应动力学模型,采用优化算法获得动力学模型参数,煤转化率、沥青类物质和油气收率的模拟值和试验值的相对误差分别为0.5%、1.0%、8.0%。     

内蒙古褐煤加氢液化反应动力学的探索与研究

根据内蒙古褐煤加氢液化反应规律,按照集总的划分规则,提出了反应动力学模型。以一氧化碳为加氢液化气氛、水为液化溶剂,在高压反应釜中考察了不同反应温度下内蒙古褐煤的液化性能,通过灰平衡法计算得到液化产物中的沥青质产率、油气产率、总转化率。依据动力学方程,采用非线性最小二乘法对数据进行优化拟合,得到反应过程动力学参数,从而进一步得到反应的阿伦尼乌斯表观活化能。研究结果表明:在330~370℃,所建立的液化动力学模型能较好地模拟褐煤液化动力学过程;内蒙古褐煤的液化主反应为煤中易反应组分向前沥青烯、沥青烯和油气的转化,其反应速率常数为0.002 4~0.156 7 min-1,表观活化能为64.790~218.071 k J/mol。     

工艺因素对神东煤直接液化性能的影响

采用间歇式高压釜,模拟示范工程反应条件,在不同反应温度和停留时间下,考察了神东煤直接液化性能.结果表明,随着反应温度的提高,转化率增加,油产率先增加后降低,气产率增加,沥青质产率减少;随着停留时间的增加,转化率增加,油产率和气产率均增加,沥青质产率下降;适宜的反应温度和停留时间分别为455℃和120 min.     

惰质组含量对上湾煤液化性能的影响

对不同惰质组分含量的上湾煤样进行了高压釜煤液化实验。在反应温度440～465℃,氢初压7～11 MPa条件下,研究了5种不同惰质组含量的上湾煤的液化性能。结果表明:在反应温度为440～465℃内,随着温度的升高,除惰质组含量最高的5号煤样在温度高于465℃时转化率开始下降以外,其余不同惰质组含量的4种煤的转化率、油产率、气产率和氢耗均随着温度的升高而增加,沥青烯产率随温度的升高而减小;随着氢初压的增加,不同显微组含量的煤的转化率和油产率增加,沥青烯产率减小。惰质组含量越高,煤的转化率和油收率越低。     

水热处理对不同变质程度煤加氢液化反应性的影响

分析了4个温度下水热处理对不同变质程度煤加氢液化反应性的影响。结果表明:(1)200℃²50℃为褐煤和长焰煤加氢液化较好的水热处理温度。(2)在实验条件下,水热处理温度200℃250℃为褐煤和长焰煤加氢液化较好的水热处理温度。(2)在实验条件下,水热处理温度200℃²50℃,褐煤总转化率和油、气产率可达到84.70%和79.29%,沥青烯和前沥青烯产率为5.41%;长焰煤相对应的数据分别为78.2%、70.72%和7.48%。(3)水热处理温度>250℃或<200℃,褐煤和长焰煤液化反应性均降低。     

两种西部煤的化学结构及加氢液化性能

为探究西部煤的加氢液化反应性能,对新疆淖毛湖煤和内蒙古不连沟煤在间歇高压反应釜中进行了加氢液化实验,借助固体13 C-NMR和FTIR分析手段,对比研究了不同类型碳和官能团在两种煤及反应中间产物沥青质(PAA)中的分布.结果发现:淖毛湖煤的转化率和油产率分别为96.33%和47.86%,明显高于不连沟煤的转化率(76.18%)和油产率(23.44%).煤中脂肪碳和芳香碳所占比例是造成加氢液化反应转化率差异的主要因素,脂肪类和芳香类官能团的含量与反应性的关系分别呈正相关和负相关;液化油产率与原料煤中亚甲基碳和次甲基碳含量有关;与原煤相比,沥青质中的脂肪碳比例减少而芳香碳比例增加,说明脂肪碳是加氢过程中发生裂解加氢的主要活性结构.     

煤直接液化加氢稳定油生产工业白油的实验研究

以煤直接液化加氢稳定油为原料,采用Pt-Pd贵金属加氢催化剂,在连续加氢实验装置上进行了生产工业白油实验研究。研究结果表明,1~#低氮油品加氢精制后的芳烃转化率均高于80%,2~#高氮油品加氢精制后芳烃转化率不到10%;温度、压力、空速的变化对芳烃转化率有较大影响,在反应压力15 MPa、反应温度220℃、体积空速0.6 h-1的条件下,1~#产品油中的芳烃质量分数为3.3%,芳烃转化率为89.56%;1#产品油在实沸点蒸馏装置上经过切割后,280℃～300℃、300℃～320℃馏分段油基本能满足5号、7号工业白油(Ⅰ)行业标准要求。     

煤直接液化柴油深度加氢脱芳烃反应动力学

为了研究煤直接液化柴油加氢脱芳烃反应规律,采用贵金属加氢催化剂在30 mL连续加氢实验装置上对煤直接液化柴油进行了深度加氢实验,考察了不同反应压力6～12 MPa,反应温度80～240℃,体积空速0.4～1.2 h-1条件下煤直接液化柴油芳烃饱和行为。研究表明,在合适的加氢条件下产品油中芳烃质量分数可以降低到0.01%以下。将外扩散传质过程与芳烃加氢反应过程相结合,通过动力学方程推导建立了直接液化柴油芳烃加氢反应动力学模型方程。模型预测结果表明,随着流体空塔流速提高,外扩散有效因子先增大然后趋于1,芳烃转化率呈先增大后趋于不变;反应温度越高,消除外扩散影响所需的流体空塔流速越大。可通过模型预测得到,在消除外扩散影响下,保证直接液化柴油馏分油加氢后芳烃含量低于0.01%所需的反应温度和体积空速。     

艾丁褐煤SO_4~(2-)/Fe_2O_3温和催化液化动力学研究

为了研究艾丁褐煤液化反应动力学,通过对煤液化产物进行分级处理,得到SO2-4/Fe2O3催化艾丁褐煤温和液化动力学模型,通过origin软件回归出各反应速率常数及相应的表观活化能和指前因子,最后对褐煤温和液化分级反应工艺提出初步设想。结果表明,模型能够较好地模拟动力学试验结果;液化反应中沥青质向酚转化的活化能为267.62 k J/mol,该过程对温度较敏感;反应组分的主要转化为油和沥青质,分别占48%和37%;随反应时间的延长,由沥青质转化得到的油和酚的量逐渐增加,由反应组分转化得到的油和酚的量先增加后趋于恒定,在一定时间内,反应组分是直接转化成油和酚的主要来源;沥青质向油的转化是油增加的速率控制步骤,沥青质向酚的转化是酚增加的速率控制步骤,在煤液化工艺流程中,实行分级加氢液化有利于控制、提高油和酚产率。     

艾丁褐煤 SO2-4/Fe2 O3温和催化液化动力学研究

为了研究艾丁褐煤液化反应动力学,通过对煤液化产物进行分级处理,得到SO24-/Fe2 O3催化艾丁褐煤温和液化动力学模型,通过 origin 软件回归出各反应速率常数及相应的表观活化能和指前因子,最后对褐煤温和液化分级反应工艺提出初步设想。结果表明,模型能够较好地模拟动力学试验结果;液化反应中沥青质向酚转化的活化能为267.62 kJ/ mol,该过程对温度较敏感;反应组分的主要转化为油和沥青质,分别占48%和37%;随反应时间的延长,由沥青质转化得到的油和酚的量逐渐增加,由反应组分转化得到的油和酚的量先增加后趋于恒定,在一定时间内,反应组分是直接转化成油和酚的主要来源;沥青质向油的转化是油增加的速率控制步骤,沥青质向酚的转化是酚增加的速率控制步骤,在煤液化工艺流程中,实行分级加氢液化有利于控制、提高油和酚产率。     

高惰质组分五彩湾煤直接液化性能研究

以新疆五彩湾煤为研究对象,进行了煤质和热解分析,考察了溶煤比、反应时间、氢初压和反应温度对其加氢液化效果的影响.结果表明,尽管五彩湾煤惰质组含量高达81.5%,镜质组最大反射率达到0.73%,挥发分低于37%,H/C仅为0.59,但在氢初压仅为6.0MPa,溶煤比1.75和反应时间60min条件下,其最佳液化温度为450℃,油产率和转化率分别达到55.20%和76.76%,仍然具有良好的液化性能.     

神华上湾煤恒温阶段直接液化反应动力学

为考察神华上湾煤的直接液化性能及反应动力学,以加氢蒽油-洗油混合油作为溶剂、负载型FeOOH作为催化剂,在0.01 t·d^-1煤直接液化连续实验装置上考察了不同反应温度（435~465℃）、不同停留时间（7~110 min）下液化产品组成的演变规律。研究发现,随着煤的裂解及加氢反应的进行,煤及沥青类物质（PAA）收率不断减小,重质液化产物逐步向轻质液化产物转化。当反应温度为455℃、停留时间为90 min时,煤转化率为90.41%（质量分数（,油收率为61.28%（质量分数（。随着反应条件进一步苛刻,油收率下降。基于上湾煤直接液化反应特性及其产物收率变化规律建立了11集总煤直接液化反应动力学候选模型,以BFGS优化算法对实验数据搜索、选优,确定了动力学模型参数。检验结果表明所建立的动力学模型可用于恒温阶段直接液化行为的模拟计算。     

神府煤液化油石脑油馏分重整生产芳烃的研究

由于煤液化油石脑油馏分(200℃)中芳烃潜含量较高,利用煤液化油石脑油馏分为原料,进行加氢精制,将原料中的硫氮含量降至1 mg/kg左右,满足重整进料要求,然后在小型固定床连续反应器上进行加氢重整生产芳烃试验。着重考察重整反应前、后族组成的变化及主要芳烃化合物的产率。结果表明,加氢重整过程中发生正构烷烃异构化反应;环烷烃主要发生脱氢芳构化反应转化为芳香烃;煤液化油石脑油馏分适宜进行催化重整,C_1~C_4烃气产率6.03%,氢气产率3.60%;重整后,芳烃含量达83.20%,其中C_6~C_8芳烃含量61.03%,是提取BTX的良好原料。石脑油的馏程对芳烃的组成和产率有一定影响,适宜的馏程为60~160℃。     

神华煤液化中油馏分加氢裂解产物的族组成

煤液化中油馏分是煤液化的主要产物.以煤液化中油为原料,FV-20为催化剂,在微型反应釜中考察了不同温度和时间下对其进行加氢裂解反应前后的族组成变化.结果表明,在400℃以前,饱和烃含量随着温度的升高、时间的延长逐渐减小;在440℃,40min时出现最小值,饱和烃中直链烷烃随温度升高逐渐减小,环烷烃含量变化不大,芳烃含量逐渐增加;440℃,30min时出现最大值82.65%,其中单环芳烃逐渐增加,而双环和多环芳烃逐渐减少;极性物含量逐渐减小;产物中气态烃类在低于400℃时,随温度增加,CH4含量逐渐减少,C2H6和C3H8含量逐渐增大,在高于该温度时有C4H10出现,但气态烃产率变化不大.     

胜利煤与秸秆共液化的研究

选用胜利褐煤和玉米秸秆为原料,在高压反应釜内,对其共液化反应性进行了研究。利用索氏抽提对液相产物进行了分离,系统地考察了反应温度、原料配比、初始氢压和反应时间对胜利煤和秸秆共液化的影响。研究结果表明:秸秆能够有效地促进胜利煤的转化,提高油产率。在反应温度420℃、初始氢压9MPa、秸秆/胜利煤质量配比=2/8和反应时间60min时,胜利煤和秸秆共液化的转化率和油产率分别为99.74%、65.30%。