煤焦油重质芳烃选择性加氢制单环芳烃

采用固定床反应器对煤焦油中重质芳烃进行选择性加氢,研究反应温度和反应压力对重质芳烃饱和率和单环芳烃选择性的影响。通过制备的4种催化剂进行对比,获得单环芳烃选择性较高的Ni-Mo-P体系催化剂。煤焦油馏分原料的加氢反应结果显示,在反应温度360℃、反应压力6 MPa、空速0.5 h^(-1)和氢油比800∶1条件下,多环芳烃饱和率为84.2%,单环芳烃选择性为60.4%。通过煤焦油馏分与脱酚余油原料的加氢实验结果对比,脱酚余油中的重质芳烃能获得更高的转化率及单环芳烃选择性。

超大硅胺基氯锗宾的反应性与立方四锗卡宾的成键解析

超大硅胺基取代的低价锗化合物可以构建新颖的化学结构,提供有学术价值的新发现。二配位的超大硅胺基氯锗宾Ge(N(SiiPr_(3))_(2))Cl(1)具有空的4p轨道和孤电子对。针对这2个特点,研究了化合物1的热构型转换和菲醌氧化加成反应。1的温热分解生成了立方四锗卡宾Ge_(4)(NSiiPr_(3))_(4)(2),与菲醌(L)定量氧化加成生成了胺基一氯菲二酚合锗:[Ge(N(SiiPr_(3))_(2))(L)Cl](3)。表征了2个产物的单晶结构与组成。四锗卡宾2本质上是锗异腈的四聚体,分子呈现出畸变的立方体构型,4个Ge原子和4个N原子构成了中心立方体的8个顶点。其中Ge—N键长为0.2036(3)nm,N—Ge—N与Ge—N—Ge的键角分别为85.51(18)°和94.32(16)°,立方体的侧面接近平行四边形。理论计算首次揭示了四锗卡宾2的成键面貌。自然键轨道(NBO)给出Ge_(4)N_(4)骨架上的20个分子轨道。轨道定域化的计算结果完好地呈现出4对Ge孤对电子、12个Ge—N键和4个Si—N键的定域轨道,能量分别为-12.22、-15.12和-20.12 eV。Ge孤对电子主要保留了4s电子的特性,而Ge—N键主要由N的2s轨道(18.4%)和2p轨道(71.3%)、Ge的4s轨道(0.75%)和4p轨道(9.43%)综合贡献形成。在化合物3的分子中,Ge^(Ⅳ)采取sp^(3)杂化,由于空间位阻与非对称配位,与另外4个配位原子形成非对称四面体构型。

电石法和煤基乙烯法PVC碳排放分析

煤制烯烃技术的发展使得煤基乙烯法PVC工艺成为一种选择,通过对不同工艺全流程碳排放量(直接碳排放+间接碳排放)进行计算分析,认为相对于煤基乙烯法PVC(纯锅炉模式)生产工艺,电石法和煤基乙烯法PVC(锅炉+燃气轮机模式)的碳排放较低,而由于后者不存在汞污染问题,从CO2减排、能源转化效率、成本和清洁化生产等综合角度来讲具有一定的优势.

煤炭资源逐级分质综合利用的转化路线思考

陕西煤业化工集团有限责任公司根据自身发展的需要,在煤炭资源分质综合利用的煤炭转化思路上,形成了一个比较完整的对资源逐级分质利用既科学又先进的发展理念,并遵循这个理念确立了科学的煤炭资源效益最大化转化路线。详述了分质利用转化路线的内容、理论基础及工程技术基础。

大型煤制烯烃循环经济示范项目的特点和节能减排效果分析

陕西某大型煤制烯烃循环经济示范项目由500万t/a粉煤干馏装置、60万t/a煤焦油轻质化装置、180万t/a甲醇装置、60万t/a甲醇制烯烃装置和60万t/a聚丙烃装置组成,其产出相当于230万t/a炼油-石化项目。定量的技术经济比较显示,该项目的资源利用率较国际先进水平高5.4%;单位产量烯烃的能耗比国外先进水平的石脑油乙烯装置低6.4%;其粉煤干馏制油的CO2排放比直接合成油法减排86.8%,比间接合成油法减排86.6%;其甲醇装置CO2排放比煤制甲醇装置减排34%。

陕北低变质煤分质综合利用前景展望

系统论述了煤炭分质利用技术的有关问题,以分质利用技术科学理念的提出及工艺路线分析为基础,结合我国陕北地区丰富的低变质煤炭和盐等资源优势,提出了煤炭分质利用-新型盐化工利用模式、煤炭分质利用-煤基替代石化产品模式和煤炭分质利用-煤制天然气利用模式三种以煤炭分质利用技术为核心的陕北资源综合高效利用技术,并对其进行了技术及效益分析,对于指导我国低变质煤炭利用具有重要意义.

基于AHP模型和GE矩阵模型的企业煤化工产业发展路径分析与评价

以陕西煤业化工集团有限责任公司为实例,对企业煤化工产业发展路径进行了研究。采用AHP模型首先确定了评价指标体系要素的评分标准和权重值,然后结合煤化工产业现状,对行业吸引力和相对竞争力所包含的各个要素指标进行了系统的分析,最后采用GE矩阵模型对评价结果进行了比较,确定了煤化工发展路径的优先顺序,以期对企业编制煤化工发展规划起到指导作用。

中低温煤沥青族组分成焦特性研究

以>350℃中低温煤焦油沥青为原料,依次通过正庚烷、甲苯和喹啉溶液将沥青分离成正庚烷可溶物(HS)、正庚烷不溶甲苯可溶物(HI-TS)、甲苯不溶喹啉可溶物(TI-QS)和喹啉不溶物(QI),然后通过调配得到不同组成的混合沥青,对其进行炭化得到炭化产物,探究各族组分的分子组成特点及其热解性能。通过元素分析、红外光谱(FTIR)、GPC、NMR、XPS等检测方法分析了原料沥青及其各族组分的组成,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、偏光显微镜等方法分析了不同炭化产物的结构。结果表明,中低温煤焦油沥青各族组分分子组成存在明显不同,其杂原子的赋存形态复杂,在不同的族组分中有着显著差异,导致其热反应活性存在显著差异。要得到高品质的炭化产物需控制HS组分的相对含量在40%~60%,TI-QS组分的相对含量不宜超过10%。

中低温煤焦油制备特种喷气燃料的加氢工艺研究

以陕北中低温煤焦油<350℃的馏分油为原料,加氢精制剂和加氢异构剂为催化剂,在小型固定床反应器上进行中低温煤焦油加氢制备航空特种喷气燃料研究。考察了反应温度、反应压力和液体空速对喷气燃料收率及性质的影响,获得最优工艺参数:温度360℃、压力12 MPa、空速0.4 h^(-1)。将所得加氢产品油中195℃~265℃馏分作为特种喷气燃料,其中环烷烃和异构烷烃质量分数分别为62.43%和21.84%,几乎不存在芳烃类物质,且其各项指标均满足GB 6537—2018《3号喷气燃料》的要求。

以煤热解为龙头的煤分质利用技术:回顾与展望

发展煤炭清洁高效利用技术对保障国家能源安全、支撑国民经济发展以及实现双碳目标具有重要意义。以煤热解为龙头的煤分质利用技术具有能源转化效率高、碳排放低、水耗低等优点,已成为最具前景的煤炭清洁高效转化利用的技术路线和工业实践方向。系统回顾了国内外煤中低温热解技术的发展历史,从20世纪初至中叶的初期工业化和20世纪60年代—90年代末的深入研究2个阶段,分别介绍了国外煤热解技术的发展历程和应用情况;全面介绍了2000年后,我国在移动床、回转窑、流化床、带式炉、旋转炉和气流床热解工艺方面自主研发的典型技术和工业化进展。煤分质清洁高效转化多联产技术经过十多年的发展,已经形成了煤分质清洁高效转化多联产技术的开发系统,同时基于陕北资源特点建立了煤—油—电—化多联产和煤—盐—油—化多联产模式。着重介绍了陕西煤业化工集团在煤分质利用领域的基础研究、技术探索和工业实践。最后,从粉煤热解的应用基础研究、焦油分质利用技术的发展方向和系统耦合集成技术的开发3个方面对以煤热解为龙头的煤分质利用技术的未来发展进行了展望。建立产品形态更丰富、能耗更低、项目经济性和综合资源利用率更高,低碳环保,多技术集成与耦合的煤分质利用技术是重要的发展方向。

镍铁双金属催化剂的制备及其催化甲烷裂解性能评价

催化甲烷裂解(CMD)可产出不含COx的氢气和高附加值的炭材料,是一种潜在的环境友好型制氢工艺。为了开发一种高效的CMD催化剂,以泡沫镍和Fe(NO3)3·9H2O为前驱体、MgO粉末作为载体,采用熔融法制备了镍铁双金属催化剂。考察了双金属负载比例、焙烧温度(550~850℃)和CMD反应温度(600~850℃)对镍铁双金属催化剂的CMD反应催化性能的影响。结果表明,当镍和铁的负载量(质量分数)分别为11%和25%,焙烧温度为600℃时,所得催化剂在850℃下的CMD反应中表现出良好的催化活性和稳定性,甲烷转化率达94%以上。采用塔曼温度分析了镍铁双金属催化剂的形成过程及镍铁双金属之间的潜在协同作用,并利用柯肯达尔效应解释了形成的积炭形态和催化剂的潜在失活原因。

煤基吸热型碳氢燃料热裂解动力学及产物分布

为了研究煤基吸热型碳氢燃料在高温下的热裂解转化规律,通过静态热裂解实验探讨了燃料在450~490℃的条件下的气体产率和裂解反应动力学,利用气相色谱(GC)和气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析了气体和液体产物组成分布。结果表明,煤基碳氢燃料的热裂解起始温度高,结焦倾向低,热裂解稳定性强。气体产物包括氢气、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷和丁烯;液体产物长链烷烃裂解为短链烷烃,环烷烃转化为萘、苯、茚等芳香族化合物。热裂解动力学反应符合一级动力学方程,燃料热裂解速率常数为2.83×10^(-5)~1.54×10^(-4)s^(-1),活化能Ea=205.561±2.3 kJ·mol^(-1),指前因子lnA=23.69±2.0。

陕北煤矿区黄土丘陵地貌景观规划模式设计与布局——以柠条塔矿沉陷区为例

陕北煤矿区是我国重要的产煤基地,煤炭大量开采后会引起地表沉陷和景观扰动。以陕北柠条塔矿沉陷区为例,针对该区域内黄土丘陵地貌特征,通过室内统计分析、现场调研、定性定量相结合等方法综合分析地表景观存在的问题,并进行景观模式规划设计与布局,为此地貌类型中地下开采矿区景观规划提供借鉴。结果发现,地上景观存在4个问题:自然景观碎片化,生态环境缺乏整体布局;煤炭地下开采动态化,地上景观规划缺乏联动机制;土地资源利用低效化,景观生态−产业经济缺乏有机链接;环境土质干旱瘠薄化,景观再造与技术支持缺乏联系。针对这些问题构建坡度坡向分级为基础的区划规划模式,“三期两带”的时空规划模式,以复合种植模式为主的植物组合规划模式,以微生物菌肥、无人机飞播、矿井水再利用为主的技术规划模式,并进行了生态–经济–社会的综合效益分析,为煤矿区的后续生存发展、生态经济的升级转型奠定基础。

陕煤集团低阶煤分质利用绿色低碳发展研究

低阶煤是煤炭清洁高效利用的一条重要路径。介绍了陕煤集团在低阶煤分质利用方面所取得的关键核心技术成果,重点阐述了陕煤集团新型直立炉热解技术、小粒煤热解工艺、粉煤热解工艺、煤焦油制芳烃及特种油品制备技术、半焦利用技术、热解煤气利用技术等关键技术及其应用进展:新型直立炉热解技术实现了粉煤、小粒煤、块煤的综合热解提质,热解效率大幅提升;自主研发的低阶粉煤气固热载体双循环快速热解技术(SM SP)使粉煤与热载体能充分混合接触并快速反应实现煤的热解;自主研发的煤焦油全馏分加氢多产中间馏分油技术(FTH),解决了低温煤焦油沥青难以加氢转化的世界性难题,为煤焦油全馏分加氢产业化打下了坚实的基础。最后,提出陕煤集团低阶煤分质清洁高效利用中长期发展目标。

陕西煤业化工集团煤化工产业高质量发展研究

“双碳”目标下,我国煤化工产业面临巨大挑战。介绍了陕西煤业化工集团及其煤化工产业的发展概况,阐述了煤化工产业面临的主要挑战与发展方向,提出低阶煤分质利用的科学理念,并介绍了该集团在低阶煤分质清洁高效利用领域的实践探索;立足集团煤化工板块最核心的低阶煤清洁高效利用领域,阐释了相关发展思路和重点任务。认为首先要坚持创新引领,加快成熟技术的转型升级,大力推动榆林地区煤炭转化利用产业转型升级;其次要全力推进示范工程建设,努力打造煤化工高端化、多元化、低碳化发展样板工程;第三要开展粉煤热解与电站锅炉耦合工业化示范,推动低阶煤燃烧前先提油气的高效利用方式;第四要加强与新能源耦合发展,构建完整的低阶煤分质清洁高效转化技术开发和产业发展体系;第五要推动建设国家级富油煤分质清洁高效转化基地。

褐煤空气氧解生产腐植酸及腐植酸絮凝研究

空气作为氧化剂对褐煤进行氧化,采用“碱溶酸析”法提取褐煤中的腐植酸,探究氧化温度和氧化时间对褐煤中腐植酸质量分数及腐植酸絮凝特性的影响。对氧化前后的褐煤、残渣及腐植酸进行表征,探究褐煤的氧化机理。结果表明最佳工艺条件是:氧化温度为150℃,氧化时间为2 h,在此条件下褐煤中总腐植酸质量分数为56.3%,游离腐植酸质量分数为51.9%,褐煤腐植酸的絮凝极限值为8.8 mmol/L。由研究结果可知:氧化后褐煤中氧元素质量分数明显升高,含氧官能团增加;腐植酸与黄腐酸中氧元素质量分数较高,与腐植酸相比,黄腐酸氧质量分数较高,分子量较小;氧化后褐煤腐植酸的絮凝极限比原煤腐植酸高。

关闭矿山地下空间资源定量评估与再利用途径

随着煤炭资源的长期开发,越来越多的煤矿面临关闭/废弃或已关闭。这些矿井历经长期开采,形成大量地下空间,传统的封井措施会造成巨大的地下空间资源浪费。在国内外关闭矿山数量增加与绿色发展时代背景之下,采用数学模型定量评估与管理关闭矿山地下空间资源,提出矿区资源再利用途径,不仅是能源环境领域的重要议题,而且也是社会关注的热点,还是矿山企业解决发展困境的迫切需求。主要研究内容包括:①划分了关闭矿山地下空间资源类型,提出了不同类型巷道空间计算方法、工作面采空区空间计算方法和井下残留煤炭资源的估算方法。②分析了国内外关闭矿山地下转型利用模式,构建基于生态效益、经济效益、社会效益的矿山转型综合效益评估指标体系,采用层次分析法评估关闭矿山地下空间不同转型方案的综合效益。在此基础上,通过比较分析得出关闭矿山地下空间资源最优转型利用路径。③以渭河流域某矿为例,估算得到某矿地下空间为1.18×10^(5) m^(3),残余资源量为5600万t,地下转型方式按照效益由大到小依次为地下矿山博物馆、地下度假村和地下物资储备库。综合关闭矿山地上/下空间资源,根据资源特点与层次结构模型,确定该矿区最优转型利用方案为“地上矿山公园+地下矿山博物馆”。主要给出了关闭矿山地下空间资源划分标准,提出了关闭矿山资源定量评估方法,为关闭矿山企业提供转型脱困和可持续发展的新思路,为我国关闭/废弃矿山转型利用提供理论参考和实践范例,并对我国贯彻落实“双碳”战略目标具有重要意义。

煤热解-化学链气化耦合工艺流程模拟

为实现煤的清洁高效利用,提出一种煤固体热载体热解-化学链气化耦合工艺。利用流程模拟软件Aspen Plus建立了该耦合系统的工艺流程模型,主要包括煤干燥单元,煤热解单元,空气反应器和燃料反应器。模拟结果表明:通过将煤热解单元产生的酚废水作为燃料反应器的气化剂,可有效减少载氧体循环量和废水排放量。在热解温度500℃、半焦气化温度800℃和载氧体氧化温度1000℃条件下,载氧体的循环比为1.32,焦油分析基收率为6.6%,耦合系统的能量利用效率为43.12%,其中煤干燥单元能耗和煤热解单元能耗分别占总能耗的32.68%和33.81%,是导致系统辅助能耗大的主要原因。当进料量(100kg/h)和工艺条件相同的情况下,与单独的煤热解和煤基化学链气化技术相比,该耦合工艺在热力学效率和对环境的友好方面都有一定优势。

煤炭分质转化理念与路线的形成和发展

简述了煤炭分质转化利用的广义定义和狭义定义,分析了资源稀缺性因素、生存环境、经济与技术发展在煤炭分质转化理念形成过程中的促进作用,对陕煤化集团和能源化工工作者在此过程中的贡献作了总结。介绍了几种具有代表性的煤炭分质转化利用多联产路线,并展望了其发展趋势。

铁基复配催化剂对红柳林煤液化性能的影响

利用间歇式高压反应釜考察温和条件下,铁基复配催化剂对红柳林煤液化性能的影响,并利用元素分析仪和红外光谱仪对前沥青烯(PA)和沥青烯(AS)的元素组成和官能团进行分析.结果表明,在温和液化条件下(反应温度430℃,氢初压4MPa),铁基复配催化剂可显著提高γ-FeOOH的催化活性,其中三元复配催化剂的活性优于二元复配催化剂.与γ-FeOOH相比,二元和三元复配铁基催化剂最多可将油产率提高3.88%和6.12%.铁基复配催化剂可同时促进前沥青烯和沥青烯的加氢,尤其是沥青烯的加氢.