神华煤直接液化残渣中重质油组分的分子结构

对0.1 t/d煤直接液化连续实验装置中获取的神华煤液化残渣的重质油组分进行分子结构的研究,通过元素分析、分子量的测定等常规方法的分析和傅立叶变换红外光谱分析、核磁共振、裂解色谱质谱等物理仪器方法的分析,得到了重质油组分的平均分子量为339,平均分子式为C25H31O0.2N0.26,主要结构是2~3环的芳香烃,其中有些已部分饱和成环烷烃,芳香环及饱和环上存在烷基取代基,取代基的链长不一,平均为9~10个碳,以及含有少量氧和氮原子处在环上形成杂环.     

神华煤及其直接液化残渣热解动力学试验研究

为研究神华煤和神华煤直接液化残渣的热解过程,对神华煤和神华煤直接液化残渣在不同的升温速率下进行了热重分析.根据不同升温速率的热解试验结果,采用分布活化能模型(Distributed Activation Energy Model,DAEM)对神华煤和残渣的热解动力学进行了分析,得到了热解动力学参数活化能和反应速率常数.研究表明:神华煤热解的活化能为53.98～279.38 kJ/mol;神华煤直接液化残渣热解活化能约为170 kJ/mol.对神华煤和残渣热解失重率随温度变化的试验曲线和模拟计算所得曲线进行比较,发现神华煤和神华煤直接液化残渣的试验曲线和模拟曲线重合较好,说明DAEM模型能够较准确地描述神华煤和神华煤直接液化残渣的热解过程.     

神华煤直接液化残渣热解动力学研究

运用分布活化能模型（DAEM）对神华煤直接液化残渣热解过程进行了分析,得出残渣热解活化能E的算术平均值为144.6 kJ/mol,分布在60.1～280.4 kJ/mol范围内,活化能分布函数f(E)为非正态分布函数;指前因子k₀与活化能E之间存在补偿关系.     

神华煤及其液化残渣水蒸气气化动力学研究

为研究神华煤半焦和神华煤直接液化残渣半焦的水蒸气气化动力学过程,利用不同温度下神华煤半焦和残渣半焦水蒸气气化碳转化率曲线,采用均相反应模型（HM）和未反应缩芯模型（SCM）对神华煤和残渣的水蒸气气化动力学进行了模拟,得到煤半焦和残渣半焦均相反应模型和未反应缩芯模型的Arrhenius方程式。将模拟结果和试验数值进行比较,发现均相反应模型和未反应缩芯模型都能较好地模拟煤半焦和残渣半焦的水蒸气气化过程,且均相反应模型的模拟结果要好于未反应缩芯模型的模拟结果。     

煤直接液化残渣改性沥青的研究

采用煤直接液化残渣作为沥青改性剂.研究了煤直接液化残渣添加量、配混工艺及配混温度对改性沥青性能的影响.通过与天然沥青TLA改性沥青性能对比发现,当两者改性沥青性能相近时,煤直接液化残渣的用量明显低于TLA,这显现出煤直接液化残渣改性沥青的经济性.     

神华煤直接液化工艺中溶剂分子结构解析

煤直接液化工艺中,除催化剂外,溶剂的组成和结构也是直接影响煤的转化率和液体产物 油收率关键因素。 近 10 a 稳定运行,在催化剂、操作条件无变化情况下,发现位于鄂尔多斯市伊金 霍洛旗神华煤直接液化工厂的油收率与神华上海研究院中试装置的油收率结果有些许差距。 为 此,对分别来自神华上海研究院中试供氢溶剂(RS-S)和鄂尔多斯煤直接液化工厂供氢溶剂(RS- E) 的物理化学结构,如官能团和芳香结构等,采用红外光谱、同步荧光光谱、全二维气相色谱⁃质谱 联用仪进行了定性定量分析。 在此基础上,采用密度泛函理论计算了溶剂分子中氢化芳烃的 C—H 键键能及化学环境对其影响的因素。 结果表明,2 种溶剂主要以带取代基的不饱和芳烃为 主,芳环数集中在 2~4 环;RS-S 中氢化芳烃含量要比 RS-E 高 15.79%,环烷烃含量要比 RS-E 的 低17.11%,说明 RS-E 被过度加氢,RS-S 的供氢能力要高于 RS-E;在一定程度上,芳环上不同取 代基可以促进 C—H 键的断裂,当取代基取代四氢萘 1 位时,对 C1—H 键键能的影响最大,吸电子 取代基比给电子取代基对四氢萘 C1—H 键解离能的影响更明显。 C—H 键键能与解离 H 原子后 C 原子上的自旋密度值呈现正相关性,H 原子解离后 C1 的自旋密度越小,C1—H 键键能越低,C1—H 越容易断裂;随着芳环数的增加,C—H 键键解离能降低,更容易断裂,导致稠环芳香族化合物更容 易被加氢饱和。 良好的供氢溶剂应该是由带取代基的、2~4环不饱和芳香烃组成的混合物。     

煤加氢液化残渣平均分子结构研究

为得到煤液化残渣的平均分子结构模型,对神华煤加氢液化残渣依次使用正庚烷、甲苯、吡啶进行逐级萃取,分别得到正庚烷可溶物(HS)、正庚烷不溶-甲苯可溶物(HI-TS)以及甲苯不溶-吡啶可溶物(TI-PS)3种可溶组分。通过元素分析、凝胶渗透色谱(GPC)以及傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)、核磁共振(NMR)等现代仪器分析手段,结合平均分子结构参数计算方程得到了3种可溶组分的平均分子式及平均分子结构模型。计算结果表明:HS,HI-TS,TI-PS组分的平均相对分子质量分别为198,448,722;平均分子式分别为C14.41H15.80N0.08O0.47S0.012,C33.49H25.90N0.25O1.07S0.015,C53.03H38.03N0.98O2.21S0.014;平均分子结构以缩合芳环结构单元为主,同时含有1~2个氮、氧杂环或脂肪环,含有一定的烷基侧链,芳香度高。     

神华煤直接液化残渣成浆性能研究

以神华煤直接液化残渣为原料,采用干法制浆的方式制得水煤浆。研究了神华煤直接液化残渣的成浆性能,分析了添加剂种类及添加剂添加量对成浆性能的影响,得出选用3#木质素改性添加剂、加入量为0.3%时,制得水煤浆指标性能好,成浆浓度可达到71%以上。液化残渣中内在水分含量特别低是其成浆浓度高的主要原因。     

神华煤液化残渣的热解特性研究

以N2为载气,流速为20mL/min,升温速率分别为15,30,45和60℃/min,终温1200℃的条件下,用TGA/SDTA851热失重分析仪进行了神华煤液化残渣的热解特性试验研究.实验得到了神华煤液化残渣热解的TG和DTG曲线,表明神华煤液化残渣的热解是分两步进行的.在低温段主要是神华煤液化残渣中挥发性的气体溢出引起热解失重;高温段则主要是一些高分子有机质的热解过程.低温段的热解是主要的,它基本上热解掉了神华煤液化残渣重量的30%～40%.神华煤液化残渣挥发分含量很高且具有集中析出的特性,在240～370℃区间内可挥发物质迅速热解完毕.其在高温段的热解产率很小,只有总重量的10%～13%.随着升温速率的增加,低温段和高温段热解的区分更加明显,且使神华煤液化残渣的热解产率提高.此外,还给出了不同升温速率下的神华煤液化残渣热解特性数据和化学反应动力学参数.     

煤直接液化与残渣热解联合加工技术

为解决煤直接液化技术中残渣收率偏高和溶剂油短缺等问题,开发了煤直接液化与残渣热解联合加工技术,通过试验研究了神华煤直接液化技术所得液化残渣的热解过程的反应规律,得到了适宜的工艺条件以及该条件下的产品分布和产品性质,研究了残渣热解油在加氢处理过程中产品的芳碳率与反应条件的关系,确定了产品芳碳率在0.40～0.45范围内的工艺条件。试验结果表明,残渣热解油经适当的加氢后可以为煤直接液化装置提供理想的供氢性溶剂油,说明煤直接液化与残渣热解联合加工从技术上是可行的。与煤直接液化单独加工技术相比,联合加工技术可以增加液体产品收率5.8%（对煤直接液化原料煤）,并且可以补充4%（对煤直接液化原料煤）的理想的供氢性溶剂油。     

炼锌残渣与助剂硫对神华煤催化性能的研究

进行了炼锌残渣与助催化剂硫对神华煤催化性能研究,发现助催化剂硫的添加能够明显提高反应转化率和液化油产率.催化剂的最佳用量可通过相应条件下转化率、油产率、气产率、氢耗、催化剂成本几方面进行经济核算获得.研究发现,随着催化剂用量的增加,沥青烯的产率减少,而前沥青烯的产率增加,这是由于催化剂对活性较差煤液化过程中的不同慢反应历程的强化程度不同而造成的.     

煤炭直接液化残渣有机可溶物萃取研究

对神华煤直接液化残渣中的有机可溶物进行了萃取,研究了萃取的条件,分析了萃取物的性质。结果表明,适宜的萃取条件是胜利中油为溶剂,N 2初压为0.5 MPa,温度为130~150 ℃,停留时间为15~30 min,溶剂与残渣的质量比为4∶1~5∶1,持续搅拌。在此条件下,残渣萃取率达50%,残渣萃取物的灰分产率几乎为0,油分含量约为58%,H/C原子数比为0.99,脂肪烃和芳香环含量高,芳香环缩合度为0.675,芳碳率为0.694,420 ℃左右失重速率最大。     

煤直接液化残渣与褐煤共热解动力学研究

为了解决煤炭液化残渣在热解过程中软化熔融并剧烈膨胀导致难以利用的问题,在温度范围为30 ～900℃,升温速率分别为10、20、30、40℃/min的情况下,借助热重分析仪对煤直接液化残渣与褐煤进行程序升温共热解试验,采用Doyle法分析共热解动力学,将动力学结果与共热解协同作用进行关联.结果表明:共热解过程可用3个串联的一级反应描述,温度区间分别为200 ～310、310～470、470～900℃,其中310 ～470℃对应共热解反应的活泼分解阶段,反应活化能(40 ～ 50 kJ/mol)远大于低、高温反应活化能(10 ～20 kJ/mol).液化残渣与褐煤共热解降低了活泼分解阶段的反应活化能,加快了反应速率,增大了热解失重率,使共热解反应在300 ～550℃表现出正协同作用.     

煤直接液化反应器发展概况

介绍了煤直接液化工艺中的3种反应器形式及其特点,提出了一种新型多级环流反应器的应用可能,分析了该种新型反应器在煤直接液化领域的应用前景.     

神华煤加氢增塑的研究

通过中度加氢,可以使无黏结性的低变质程度的神华煤转变为具有较强黏结性产物,原煤中氧得到了良好的脱除,产物的热值得到了提高,通过显微组分观察和现代仪器分析,在加氢过程中产生了具有中等分子量大小新的活性组分,产物的空间结构相对于原煤发生了改变,分子结构有二维化的倾向,配煤试验表明,产物可以在炼焦工业得到应用.     

煤质对煤液化效果的影响分析

介绍了与煤直接液化和间接液化技术相关的煤质指标,着重就煤阶指标、煤岩指标、反应活性指标和环境指标等对煤液化的影响进行分析,总结其中的规律并探讨了不同煤质对煤液化工艺的适应性。     

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。     

煤直接液化循环溶剂供氢性影响因素研究

在煤直接液化生产中,循环溶剂供氢性能的强弱对煤炭转化及油品收率发挥着关键作用,通过试验研究发现,在液化混合重油加工循环溶剂过程中,调整反应压力、反应温度、反应空速、催化剂活性等参数对循环溶剂供氢性能均有较大影响,尤其是反应压力、反应空速的影响更为显著。此次试验研究结果可有效指导工业生产,最大化地提高循环溶剂的供氢性能,从而间接提高煤直接液化的油收率,增加煤制油的经济效益。