煤直接液化工艺条件对液化反应的影响

煤直接液化工艺条件中的温度、压力、空速、气液比等对液化反应都有着很大的影响,结合神华煤直接液化工艺,概述了各项因素对煤液化反应的影响.     

氢气在煤液化初始高活性阶段的作用机理

采用GJ-2型共振搅拌反应釜,首先研究了一定条件下煤液化转化率随时间的变化关系.结果表明,煤液化反应过程中存在着初始高活性反应阶段,而且煤在该阶段完成了绝大部分液化反应;接着研究了氢气在煤液化初始高活性阶段的作用机理.结果如下:1)在无催化液化条件下,氢气在煤液化初始高活性阶段几乎不参与煤液化反应;2)煤液化初始高活性阶段氢气能够快速溶解于煤液化溶剂中,因此氢气的溶解过程不是其未有效参与煤液化反应的主要原因;3)在煤液化初始高活性阶段添加高分散性铁系催化剂和助剂硫,氢气在催化剂作用下参与了煤液化反应,进而使液化总转化率提高7%以上.     

液化反应条件对核桃壳液化产物成胶特性的影响

研究了液化反应条件(苯酚/核桃壳质量比、催化剂浓硫酸用量、温度和时间)对核桃壳液化产物成胶特性的影响.研究结果表明,随着苯酚/核桃壳质量比的增大,液化残渣率下降,液化产物的耗醛量逐渐上升;随着催化剂浓硫酸用量、液化反应温度和液化反应时间的增加,液化产物的游离酚含量、可被溴化物含量及液化残渣率下降较快,但耗醛量下降缓慢或变化不大;相同液化反应条件下,液化产物的可被溴化物含量总比相应的游离酚含量高;在苯酚与核桃壳质量比3:1、催化剂浓硫酸用量3%、液化反应温度120℃、液化反应时间30min条件下获得的液化产物具有较好的成胶能力.     

煤直接液化制油技术研究现状及展望

煤直接液化制油技术是促进煤炭清洁高效利用、缓解石油供需矛盾、保障我国能源安全的重要途径。为全面了解煤液化反应机理、动力学、催化剂及工艺的全过程,促进煤直接液化技术基础研究的快速进步和新工艺的开发,笔者综述了国内外在煤加氢液化反应机理、反应动力学、催化剂以及液化工艺方面取得的研究成果,重点介绍了德国IGOR、日本NEDOL和我国的神华煤液化工艺,分析了这些典型煤液化工艺的开发历程和特点;指明了煤直接液化制油技术发展趋势。煤的加氢液化反应是自由基反应机理,是一系列顺序反应和平行反应的综合结果,包含煤的热解、自由基加氢、脱杂原子和缩合反应等,总体上以顺序反应为主。借助同位素示踪、原位实时检测、等离子体技术以及微波快速加热技术等现代分析方法和试验手段,重点研究自由基的产生速率、活性氢产生速率及定量传递机理,有助于深入认识和精准阐明煤加氢液化反应机理。各国学者利用不同的研究方法,针对不同煤种、催化剂、工艺条件和供氢溶剂等,建立了各种各样的动力学模型。动力学模型从单组分到双组分和多组分,从连续反应、平行反应到复杂的网络反应,从最初的一步反应到后来较为合理的多段反应,模型越来越复杂,越来越接近工业应用。根据反应阶段不同进行分段处理的多组分"集总"反应动力学模型将是今后煤加氢液化反应动力学发展的主要方向。借助先进分析手段及科学的处理方法,建立真正揭示不同条件下煤液化动力学规律的通用型动力学模型是未来的发展趋势。借助纳米合成、等离子体等高新技术,调控组分配伍、降低催化剂粒径、优化制备方法是制备高活性催化剂的有效手段。强化系统合理配置和优化集成,重视煤的温和液化和分级转化,优化产品结构,发展直接液化-间接液化耦合技术是煤直接液化未来的发展趋势。     

玉米秸秆多羟基醇液化研究

研究了玉米秸秆在多羟基醇中的液化反应,结果表明液化剂用量、反应温度、反应时间以及催化剂用量等条件对玉米秸秆液化反应有较大的影响。以聚乙二醇和甘油的混合物为液化剂,在温度为160℃、时间为30 min、液化剂用量为玉米秸秆质量的4.5倍、浓硫酸用量为液化剂用量的3.25%时,液化率可达到90%,所得到的玉米秸秆液化产物羟值为380 mg/g,黏度为353 mPa·s。同时通过红外光谱分析了玉米秸秆液化的有关机理。     

膜分离在煤液化项目中应用及故障在线处理

神华煤直接液化的煤液化反应部分采用了气体膜分离工艺,以保证煤液化反应所必须的氢气用量和氢纯度,是煤液化反应部分的重要组成部分。在膜分离效果下降时,为保证煤液化反应装置的高效运行,必须采取必要的处理措施。     

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。     

生物质高压液化制生物原油研究进展

介绍了生物质液化过程的最新研究进展;分析了原料种类、溶剂、催化剂、反应温度、反应压力、反应时间、反应器类型对高压液化过程以及产品组成和收率的影响;对生物质液化的机理进行了剖析;对生物质液化制生物原油过程进行了展望,认为降低生物原油的生产成本、降低生物原油中的氧含量是生物质液化的发展方向。     

麦秆液化物环氧树脂的制备与表征

以苯酚为溶剂,浓硫酸为催化剂液化麦秆得到麦秆液化产物,并以其为原料与环氧氯丙烷反应制备出以麦秆液化物为基材的环氧树脂。考察了液比(苯酚与麦秆质量比)、反应温度和反应时间对液化反应的影响。采用凝胶渗透色谱(GPC)对比分析了麦秆液化物及其环氧树脂的相对分子量分布。以聚酰胺为固化剂进行固化并进行力学测试。结果表明:在液比为4∶1,反应温度为150℃,反应那个时间为60min时,麦秆液化效果最佳,此时,麦秆液化物环氧树脂固化物的剪切强度可达4.1MPa。     

生物质高压液化技术研究进展

综述了国内外生物质高压液化技术的研究概况。对生物质高压液化的主要影响因素原料种类、催化剂与溶剂、反应温度与时间、反应压力、液化的气氛等进行了总结和分析。指出生物质高压液化技术是具有较大开发潜力的生物质转化途径之一。     

生物质加压液化制备生物油研究进展

回顾了生物质加压液化技术的发展历程,对生物质加压液化的反应机理进行了分析,分别探讨了生物质原料、液化溶剂、催化剂、液化气氛、液化温度、压力及反应时间对液化效果的影响。分析了目前液化生物油提质精炼的研究进展,指出在这方面的研究需进一步加深,为以后的工业化生产积累经验。     

木质纤维素生物质水热液化的研究进展

对木质纤维素生物质的模型化合物(纤维素、半纤维素和木质素)的水热液化机理进行了剖析。纤维素和半纤维素降解路径主要是水解成单糖并进一步生成酸类、醛类、酮类等。木质素结构较复杂,液化产物中含有大量苯系化合物,具体木质纤维素生物质的水热液化反应更为复杂,不同的木质纤维素生物质原料水热液化产生的生物油含量不同;分析了原料种类、催化剂、反应温度、反应压力、对水热液化过程以及产品组成和收率的影响;对生物质水热液化制备生物油的研究进行了展望,认为发展木质纤维素生物质水热条件下降解的数学模型,开发新型反应器、研制催化剂,是今后生物质水热液化工程实验的发展方向。     

生物质溶剂液化及生物油品质提升技术综述

综述了生物质溶剂液化过程中原料、溶剂、催化剂、液固比、温度、反应气氛、压力、反应时间、停留时间、加热速率等因素对液化反应的影响。进一步分析了多种生物油提质改性的方法,主要有催化加氢、催化裂解、催化酯化、添加物质、乳化、重整制氢、萃取等,旨在为生物质液化条件的优化以及生物油的规模化应用提供依据。     

木质纤维水热液化研究进展

水热液化是木质纤维生物质的热转化方法之一,其因以水作为溶剂被认为是环境友好型技术。本文综述了木质纤维生物质水热液化的研究进展,对木质纤维生物质的水热液化产物分析策略进行概述。分析了纤维素、半纤维素和木质素等木质纤维生物质组分的水热液化机理以及水热液化产物组成和分布。讨论了反应温度、反应时间、催化剂和助溶剂等对木质纤维水热液化的影响,重点介绍了生物油、不凝性气体和固体残渣等液化产物的表征手段。最后对未来木质纤维水热液化发展方向提出了建议。     

Kinetic study on the liquefaction of bagasse in polyhydric alcohols based on the cell wall component of the liquefied residue

Natural lignocellulose differs from the synthetic polymer due to the mineral matter which has a great influence on its degradation. To better understand lignocelluloses liquefaction, the bagasse was liquefied in alcoholic solvent [polyethylene glycol (PEG 400)/glycerol] catalyzed by sulfuric acid at 140–180 °C under atmospheric pressure. The amount of major components (cellulose, hemicellulose, lignin and ash) in the liquefied residue was used as a measurement of the extent of liquefaction. The results showed that hemicellulose is the most reactive component to liquefaction among other major cell wall components, followed by the lignin and cellulose. The content of the ash increased slowly with the reaction time under all reaction temperatures due to the re-condensation or re-precipitation of liquefied components. Based on the experimental results, the reaction kinetics for bagasse liquefaction was modeled and the activation energies, frequency factors and reaction orders for cellulose and lignin were calculated in a conventional manner. The activation energies for the liquefaction of lignin, cellulose and bagasse were 30.51 kJ mol−1, 72.83 kJ mol−1, and 67.09 kJ mol−1, respectively. The results of the enthalpy indicated the liquefaction of biomass is a highly endothermic reaction process. A better understanding to the liquefaction kinetics of biomass could be conducted based on the cell wall component of the liquefied residue.     

生物质能高效利用研究进展

综述了近年来国内外生物质高效利用的技术进展,分别对生物质气化制富氢燃气和生物质液化制生物油的最新研究进行介绍。分析了对生物质气化、液化反应过程和收率及产品组成的主要影响因素。展望了生物质能未来的发展趋势,并指出生物质高效利用技术具有广阔的发展前景。     

纤维素与甲壳素常压酸催化液化生成小分子化学品的机理研究进展

在过去的二十年里,利用常压催化液化法将木质生物质尤其是纤维素转化为小分子化学品的研究已经取得了一定的成果,近年来,常压催化液化法开始被应用于甲壳素生物质向小分子化学品转化的研究,极大地丰富了液化产物的种类尤其是含氮小分子化学品的类型。本文对常压下酸催化的纤维素与甲壳素在不同溶剂中液化生成的小分子化学品进行了总结,并重点对其液化机理的研究进展进行了阐述。提出了纤维素与甲壳素液化制备小分子化学品及机理研究中存在的一些问题及解决途径的建议,并对甲壳素的液化研究进行了展望。     

生物质裂解油技术研究进展

生物质是唯一能转化为液体燃料的可再生能源,生物质液化制取液体燃料及化学物品是生物质利用的主要发展方向。生物质液化主要包括裂解和高压液化两类。本文主要介绍了生物质纤维素裂解制备生物质裂解油的工艺、裂解反应器以及裂解油精制等。最后就我国目前的技术,提出了生物质制备裂解油的研究和发展趋势。