模型化合物的煤液化研究中的应用

本文主要论述了目前世界上应用模型化合物研究煤液化过程的概况。研究内容包括：全煤结构经合物的研究，煤液化时桥键裂解过程的作用，氢转移及煤和溶剂之间的相互作用，以及利用模型化合物考查煤液化中缩聚反应的研究等。并指出利用模型化合物研究煤液化的局限性。     

不同变质程度煤的液化差异及其分子结构研究

对霍林河14煤、补连塔2-2煤和新疆41煤三个不同变质程度煤样,分别进行了加氢液化实验.结果表明,三种煤样的油产率和转化率高低顺序为霍林河14煤、新疆41煤、补连塔2-2煤,并采用红外光谱实验方法对三种煤样液化的差异进行了分析.分析认为,煤中芳香氢和脂氢强度的不同是导致不同煤液化转化率和油收率差异的重要原因;羟基和含氧官能团的丰度则对不同煤液化水产率的高低和气体产物中CO2和CO气体的多少具有较高的影响;此外,利用三个煤样的元素分析数据和红外光谱实验结果,采用Chem3D软件分别模拟建立了三种煤样的分子结构,通过与实验数据比较,认为所建立的煤分子结构比较合理.     

模型化合物在煤液化研究中的应用

本文主要论述了目前世界上应用模型化合物研究煤液化过程的概况。研究内容包括：全煤结构模型化合物的研究，煤液化时桥键裂解过程的作用，氢转移及煤和溶剂之间的相互作用，以及利用模型化合物考查煤液化中缩聚反应的研究等。并指出利用模型化合物研究煤液化的局限性。     

中温煤焦油与新疆黑山煤共处理的研究

在0.5L搅拌式高压釜上开展了中温煤焦油与新疆黑山煤共处理的实验研究,考察了中温煤焦油添加量对新疆黑山煤制浆性能和液化结果的影响,探索中温煤焦油加工利用新途径.结果表明,添加中温煤焦油增加了油煤浆输送时的黏度,在油煤浆浓度为42%时,中温煤焦油添加量不高于18%.与新疆黑山煤单独液化相比,中温煤焦油与新疆黑山煤共处理具有氢耗、气产率、转化率和油产率高的特点;添加适量的中温煤焦油对新疆黑山煤液化具有正协同效应,添加量大于20%时反而对煤转化不利;最佳添加量为5%,与煤单独处理的结果相比,转化率高1.6%,油产率高1.1%;添加量大于20%时,油收率下降.因此,添加适量的中温煤焦油与新疆黑山煤共处理,既可提高煤的转化率和油收率,又可加工利用中温煤焦油,提高煤直接液化的经济效益.     

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.     

煤液化油中低级酚生成的影响因素研究

为了探究反应温度、反应压力、催化剂添加量以及供氢溶剂对褐煤直接液化油中低级酚生成的影响以及低级酚生成的机理,利用模型化合物邻苄基苯酚在煤直接液化条件下进行加氢反应。实验结果表明:邻苄基苯酚在液化条件下主要发生桥键断裂反应生成低级酚,苯环不易被加氢饱和。温度升高对促进邻苄基苯酚桥键断裂有利;压力升高则不利于其桥键断裂;铁系催化剂添加量的增加会促进桥键断裂;供氢溶剂四氢萘相比十氢萘会抑制低级酚的生成。邻苄基苯酚加氢液化的产物以苯酚与甲苯为主,邻甲酚与苯相对较少。     

离子液体[BMIm]BF_4在神华煤溶胀预处理中的应用

采用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIm]BF4)对中国神华煤进行直接液化前的溶胀处理,通过对溶胀度的测定及不同条件下溶胀煤样的直接液化实验,探讨了离子液体[BMIm]BF4在煤溶胀预处理方面的应用.结果表明,离子液体[BMIm]BF4溶胀预处理能破坏煤结构中的弱共价键,使煤的溶胀度获得了显著提高,进而改善了其液化性能,提高了煤的直接液化转化率和油气产率.在溶胀条件方面,随溶胀时间的增加,煤溶胀度和液化转化率提高;而温度对煤溶胀度和液化转化率的影响较复杂,存在一个合适的溶胀温度范围,在此温度之上,溶胀度和液化转化率随温度的升高而降低.而且使用过的[BMIm]BF4可以回收循环使用.     

溶胀对神华煤结构及液化性能的影响

采用甲苯和吡啶对中国神华煤进行直接液化前的溶胀处理,通过对溶胀度及抽提率的测定、IR光谱分析、热重分析以及溶胀煤的直接液化实验,探讨了溶胀预处理对神华煤结构及液化性能的影响.结果表明:经溶胀预处理,煤的溶胀度、抽提率获得了显著提高,煤结构中的弱共价键断裂,进而改善了其液化性能并提高了煤的直接液化转化率和油气产率.     

神府煤高温快速液化可行性的初步研究

用共振搅拌反应器研究了神府煤的高温快速液化的可行性 ,体系中如有足够的活性氢 ,短时间内可得到很高的转化率 ,高温快速液化是可行的 .与普通液化相比较 ,高温快速液化在490℃的 6min达到最佳转化率 ,大于普通液化 430℃ ,60 min的转化率 ,并且液化产物绝大多数是轻质物 ,可见高温快速液化降低了能耗 ,提高了过程效率 .     

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%。     

铁系催化剂对煤高温快速液化的影响

以兖州煤为研究对象,采用微型反应釜研究了两种铁系催化剂对煤高温快速液化的影响.结果表明,担载Fe2S3的催化剂和高分散铁系催化剂对煤的热解行为影响较小;担载Fe2S3催化剂促进了氢气参与反应和煤液化产物向轻质化转化,在优秀和足量的供氢溶剂条件下,溶剂的供氢速度明显优于氢气转换的供氢速度,催化剂的作用不明显;对比添加高分散铁系催化剂并加助剂S和添加Fe2S3催化剂的煤高温快速液化,发现元素S的作用与S和主催化剂铁的结合形态有关.     

新疆黑山煤直接液化性能研究

神华集团有限责任公司为实施新疆煤炭转化战略,对位于新疆自治区吐鲁番州托克逊县的黑山煤进行了煤直接加氢液化研究,分别在0.5 L的高压釜和0.12 t/d的连续装置上进行了直接液化实验.结果表明,黑山煤具有良好的液化性能和优异的成浆性能,在可输送的黏度范围内可制得浓度高达50%的油煤浆,且能长周期稳定运转并取得较高的油收率和较低的气产率.高浓度煤浆的稳定输送特性可大大提高煤液化反应器的处理能力.     

煤直接液化反应热与石油炼制反应热的定性比较

从化学键的角度阐述了煤直接液化反应的复杂性。通过分析键能将煤直接液化反应热与石油炼制反应热进行对比,定性地说明煤直接液化反应放出热多于石油炼制反应放出热。     

超声波辐射溶胀对煤炭直接液化性能的影响

为探讨超声波辐射溶胀在煤炭直接液化过程中的积极作用,以吡啶为溶胀剂对神华煤进行了超声波辐射条件下的溶剂溶胀处理,通过对溶胀过程中不同溶胀时间煤样的溶胀度与质量损失情况测定以及超声波辐射溶胀煤与自然溶胀煤的液化实验比较,发现超声辐射有助于煤的溶胀作用,煤液化转化率提高了3%~4%.实验表明,超声溶胀能够进一步提高煤催化加氢直接液化的反应性能.     

Dependence of coal liquefaction behaviour on coal characteristics. 8. Aspects of the phenomenology of the liquefaction of some coal

Steps are now being taken to define in more detail the phenomenology of coal liquefaction and to provide a scientific basis for empirical correlations previously established between liquefaction conversion and basic compositional characteristics of coals. The rates of production of oils, asphaltenes and preaphaltenes have been determined at four temperatures for three coals, two of Carboniferous and one of Creaceousage. Products are formed more slowly from the younger coal (which is of slightly lower rank) than from the others, but oxygen, partly as OH but probably mostly in a type of ether, is lost more rapidly. It is estimated that the maximum content of O as cleavable ether is 7.7 atoms/100 C atoms for the younger coal (from Wyoming) and 4.1 and 5.1 for the other two (from Oklahoma and Ohio, respectively). Until ≈ 50% of the amount present in the Oklahoma coal is lost, the rates of removal of oxygen and organic sulphur are approximately equal; beyond this level, the removal of S is more rapid. The loss of organic sulphur from the Ohio coal is slightly faster. Even so, the data do not support the idea that cleavage of thioethers is more rapid than that of ethers and that this is the basic reason why a high organic sulphur content tends to promote liquefaction. Conversion of the pyrite in the Ohio coal to pyrrhotite occurs considerably more rapidly than the pyrite in the Oklahoma coal. In preliminary experiments, it is shown that a curve-resolving programme allows two aromatic and five aliphatic C-H stretching vibrations to be distinguished in FTIR spectra of the hexane-insoluble products, and the distribution changes with degree of conversion. In particular, there is evidence that new aryl methyl are generated during liquefaction, in agreement with evidence from oxidation studies.     

Approach for promoting liquid yield in direct liquefaction of Shenhua coal

Single and multi-stage liquefaction of Shenhua (SH) bituminous coal and re-liquefaction of its liquefaction residue (SHLR) were carried out in an autoclave reactor to investigate the essential approach for promoting oil yield and conversion in SH coal direct liquefaction (SHDL). The multi-stage liquefaction includes pretreatment, keeping the reactor at 250 °C for 40 min before heating up to the reaction temperature, and two-stage liquefaction processes consisting of low temperature stage, 400 °C, and high temperature stage, 460 °C. The results show that the pretreatment has slight effect on oil yield and conversion of SHDL, especially for liquefaction at 460 °C. There is a positive function of two-stage liquefaction in shortening reaction time at high temperature. Increasing ratio of solvent to SHLR can promote the oil yield and abate reaction condition in SHLR re-liquefaction, that is, it can promote the conversion from preasphaltene and asphaltene to oil. The primary factor to inhibit coal liquefaction is the consumption of hydrogen free radical (H·) from solvent or H₂ and condensation of free radicals from coal pyrolysis after a period of reaction. So the essential approach for increasing oil yield and conversion of SHDL is to provide enough H· to stabilize the free radicals from coal pyrolysis.