神府煤的热溶及其热溶物的加氢液化研究

摘要

本文对神府煤在高温下溶剂中的热溶解聚行为进行了探索,重点研究了不同温度和溶剂对神府煤的热溶性能的影响,探索了在不同催化剂下热溶物(HPC)的加氢液化性能和BF3/SBA-15催化剂的循环利用效果,并对HPC、残煤及加氢液化产物进行了分析表征。　　实验结果表明,热溶的脱灰效果显著,灰分几乎全部转移至残煤中。以1–甲基萘(1–MN)为抽提溶剂在300–360℃之间,神府煤的热溶物产率随温度升高不断增加,360℃热溶率最高,为56％,进一步提高温度,热溶物产率明显下降。360℃为神府煤的热解温度,因而该温度下热溶物产率达到最高,而380℃时热溶物分子量有降低的趋势,表明热溶物有缩聚反应发生。　　在1–MN中加入N–甲基–2–吡咯烷酮(NMP)或甲醇能进一步提高抽提率,特别是在1–MN中加入20%NMP后热抽提率在360℃时高达75%。加入NMP更有利于断裂煤中交联结构,使HPC中小分子增多。但是,同时加入这两种溶剂,抽提率反而降低,表明二者有相互作用,降低了神府煤的热溶解聚作用。　　混合甲基萘油(CMNO)是一种比1–MN更有效的热抽提溶剂,在360℃时抽提率达66%,添加各种极性溶剂后均降低了其热溶效果,特别是加入甲醇后抽提率降低15%左右,表明其与溶剂中的某些活性组分的作用,导致溶剂的热溶效果降低。同时加入NMP和甲醇,二者之间有相互作用,神府煤的热溶效果减弱。　　HPC的组成和分子结构对加氢液化总转化率和油产率影响较大。CMNO+10%甲醇对应HPC芳环缩合度较低,总转化率和油产率高达99%和55%,而喹啉(QN)的HPC因芳环缩合度较高,转化率只有86%,油产率为18%。　　BF3/SBA–15对芳环缩合程度较低的热溶物表现出较好的加氢活性,而Ni–Mo–S/Al2O3对芳环缩合程度高的HPC也有很好的加氢催化活性。　　1–MN+10%甲醇抽提的HPC加氢液化研究表明,BF3/SBA–15催化剂有良好的循环使用性能,在四次循环液化过程中,催化活性不断提高,总转化率和油收率均有所增加。对比煅烧和抽提两种去除模板剂的方法,发现煅烧制得的BF3/SBA–15催化剂循化催化活性更好。

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引 言

第一章 文献综述

1.1 煤的热溶技术进展

1.2 煤直接液化技术

1.3 本课题研究的目的和内容

第二章 实验部分

2.1 试验原料与试剂

2.2 试验主要仪器及设备

2.3 试验方法

2.4 表征方法

第三章 神府煤热溶性能研究

3.1 神府煤的热解行为研究

3.2 温度对神府煤热溶性能的影响

3.3 溶剂及对神府煤热溶性能的影响

3.4 本章小结

第四章 热溶物及残煤的表征

4.1 不同温度下所得热溶物和残煤的表征

4.2 不同的抽提溶剂所得的 HPC 和残煤的表征

4.3 本章小结

第五章 HPC 的加氢液化研究

5.1 催化剂对原煤的催化加氢液化的研究

5.2 不同 HPC 的催化加氢液化性能

5.3 不同催化剂对 HPC 的催化加氢液化性能

5.4 BF3/SBA–15 对 HPC 的循环催化加氢液化性能

5.5 本章小结

结 论

参考文献

在学研究成果

本文特色与创新之处

致谢