论文部分内容阅读
在500mL的高压搅拌釜中对新疆淖毛湖煤进行直接加氢液化实验，研究煤直接加氢液化的反应特性和中间产物反应行为。主要内容有:反应条件对淖毛湖煤直接加氢液化反应的影响、直接加氢液化过程中沥青质的生成和反应行为、煤的结构组成与反应特性的关系、煤中结构在直接加氢液化反应中的转化形式、不同加氢条件对煤液化油性质的影响。 通过改变实验条件中的反应温度、氢初压、停留时间和溶剂煤比，考察了各反应条件对于淖毛湖煤直接加氢液化的产物分布影响。温度的影响最为显著，淖毛湖煤总转化率和油气产率分别从320℃时的69.23％和43.15％升高至430℃时的96.33％和79.68％，当反应温度升高至450℃时转化率下降，沥青质的产率则随着反应温度的升高先升后降。在反应氢初压为4MPa时淖毛湖煤的转化率已达95.71％，升高反应氢初压能在一定程度上促进转化率和油产率，同时抑制反应气产物的生成;反应停留时间的影响规律与温度影响类似。增加溶剂煤比有利于提高直接加氢液化转化率和油收率但收益效果逐渐减弱，在从1∶1提升至1.2∶1时涨幅最大，转化率和油收率分别从88.77％、47.92％升高到93.92％、60.39％。从淖毛湖煤及其液化残渣的扫描电镜图可知，淖毛湖煤中易于发生加氢的部分在形貌上有锐利的棱角，升高反应温度使缩合情况在形貌表现上愈加明显。淖毛湖煤直接加氢液化过程中生成的沥青质也具有可加氢性，但加氢生成油气的速率较低，升高温度和增加停留时间更有利于沥青质的缩聚反应而非获得油气产品。 借助13C-NMR固体核磁和红外光谱探究了淖毛湖煤的结构特性与其直接加氢液化反应性能的关系，并选用不连沟煤作为对比。结果发现，两种煤结构组成的差异导致淖毛湖煤的转化率和油收率均优于不连沟煤。煤中脂肪碳和芳香碳的所占比例是造成加氢液化反应转化率差异的主要因素，脂肪类和芳香类官能团的含量与反应性的关系分别呈正和负相关;液化油产率高低与原料煤中亚甲基碳、次甲基碳含量有关;脂肪碳在原煤、沥青质和残渣中所占比率依次降低。 不同反应条件下获得的淖毛湖煤直接加氢液化油的组成有一定的差别，升高反应温度和增加停留时间使油品中芳烃比例增加，升高反应氢初压和提高溶剂煤比使烷烃组分在液化油中所占比例增加。