新疆艾丁褐煤直接液化反应动力学

为研究褐煤直接液化反应动力学,在100 m L微型高压釜中,对艾丁褐煤进行等温加氢液化实验研究,建立了褐煤直接液化反应的动力学模型,并通过Origin软件回归出各反应速率常数及相应的活化能和指前因子。结果表明,煤中的反应组分生成各产物的反应速率顺序为:非酚油>沥青质酚>气体;反应组分M1主要生成非酚油和沥青质,是直接转化成非酚油和酚的主要来源,沥青质向非酚油的转化是非酚油产率增加的速率控制步骤,沥青质向酚的转化速率是酚产率增加的速率控制步骤,实行分级加氢液化更有利于控制和提高非酚油和酚的产率;褐煤中仅生成CO2的组分M2在一定温度条件下,短时间即可转化为CO2,并转化完全;液化反应中反应组分(M1)向气体(Gas)转化,以及沥青质(PAA)向酚(Phe)转化过程对温度较敏感。

SO_4^(2-)/Fe_2O_3固体酸催化艾丁褐煤直接液化反应性研究

为了研究固体酸催化艾丁褐煤直接液化反应特性,通过微型高压釜进行了艾丁褐煤加氢液化试验,考察了反应温度、氢气初压、催化剂添加量和溶剂量对SO_4^(2-)/Fe_2O_3固体酸催化艾丁褐煤液化性能的影响,并基于产物分布、元素分析和~1H-NMR表征,探讨了SO_4^(2-)/Fe_2O_3固体酸催化艾丁褐煤液化反应特性及催化作用。结果表明,反应温度、压力、催化剂添加量和溶剂量的提高有利于油产率和转化率的增加,其中压力的影响相对较小;反应温度、催化剂添加量和溶剂量的提高有利于酚产率的增加,但压力的提高对酚产率影响很小;反应温度和催化剂添加量的提高有利于低级酚产率的增加,但压力和溶剂量的提高则抑制低级酚的生成;反应温度高于420℃后,沥青质中的含氧结构才能更大程度的转化为油和酚。

艾丁褐煤SO_4^(2-)/Fe_2O_3温和催化液化动力学研究

为了研究艾丁褐煤液化反应动力学,通过对煤液化产物进行分级处理,得到SO2-4/Fe2O3催化艾丁褐煤温和液化动力学模型,通过origin软件回归出各反应速率常数及相应的表观活化能和指前因子,最后对褐煤温和液化分级反应工艺提出初步设想。结果表明,模型能够较好地模拟动力学试验结果;液化反应中沥青质向酚转化的活化能为267.62 k J/mol,该过程对温度较敏感;反应组分的主要转化为油和沥青质,分别占48%和37%;随反应时间的延长,由沥青质转化得到的油和酚的量逐渐增加,由反应组分转化得到的油和酚的量先增加后趋于恒定,在一定时间内,反应组分是直接转化成油和酚的主要来源;沥青质向油的转化是油增加的速率控制步骤,沥青质向酚的转化是酚增加的速率控制步骤,在煤液化工艺流程中,实行分级加氢液化有利于控制、提高油和酚产率。

艾丁褐煤直接液化产物中酚类形成影响因素研究

针对艾丁褐煤高氧含量的特征,通过高压釜对艾丁褐煤直接加氢液化进行试验研究,考察了反应温度、催化剂添加量、氢气初压和溶剂含量对艾丁褐煤液化产物酚类物质生成的影响。结果表明,艾丁褐煤直接液化生成酚类物质的最适宜条件为:反应温度430℃,催化剂添加量1%,氢气初压5.0 MPa,溶剂含量50%。各低级酚在总酚中的占比分别为:苯酚0.39%,邻甲酚0.51%,间甲酚1.08%,对甲酚0.97%,二甲酚5.07%。通过碱抽提煤液化油得到的酚类物质中的低级酚(苯酚+C1phenol+C2 phenol)在总酚中占比10.7%,低级酚主要集中在保留时间为24~33 min,高级酚占比较大,且随保留时间的延长既多又杂;提高反应温度、溶剂含量和催化剂添加量有利于提升总酚产率,促进煤反应生成酚类物质,氢气初压对总酚产率影响不大;提高反应温度和催化剂添加量能提升低级酚在总酚中的占比,使高级酚趋向于反应生成低级酚,提高溶剂含量和氢气初压抑制低级酚在总酚中的占比。煤直接液化工艺流程中,通过加氢反应,在低温分离过程中尽可能达到较高的酚产率,同时通过将高分进行循环,以延长高分的反应时间,提高油产率,即实行分级加氢液化将有利于控制和提高油和酚产率。

工艺条件对艾丁褐煤催化液化反应性研究

为研究艾丁褐煤在直接液化中的反应性,通过水平震荡式高压釜对艾丁褐煤直接加氢液化进行试验研究,考察了反应温度、停留时间和氢气初压对艾丁褐煤直接液化的反应性能影响。结果表明,艾丁褐煤加氢液化反应适宜的反应条件为:反应温度430℃,反应时间60 min,氢气初压8.5 MPa,催化剂添加量1%(Fe/daf煤),溶煤比(质量比)为55∶45;提高反应温度、氢气初压和停留时间有利于增加油产率和转化率,其中氢气初压对转化率的影响相对较小;沥青烯产率随反应温度和氢气初压的升高呈先增加后降低的趋势,沥青烯随停留时间的延长呈降低趋势;前沥青烯产率随反应温度、氢气初压和停留时间的延长呈降低趋势;沥青烯和前沥青烯均呈现出中间产物的特征,反应温度、氢气初压和停留时间的提高有利于其向油气小分子转化。残煤中的Cdaf、H daf和H/C原子比随反应温度升高呈降低趋势,氢含量越高越易液化,随反应温度提高,氢含量较低的惰性结构难以液化,成为残煤中的主要组分;残煤中Cdaf、Ndaf和N/C原子比随反应温度的升高呈降低趋势,反应温度达到430℃时,残煤中的N/C原子比变化显著,煤中含氮结构加氢性能显著,脱氮能力明显提高。

褐煤的用途及其加工利用方向分析

文章分析了新疆艾丁湖褐煤的煤质特性,阐述了艾丁湖褐煤用作动力发电燃料、选气原料、气化原料的优缺点,艾丁湖褐煤褐煤利用前景展望。