Ni-ZSM-5分子筛催化热解神东煤特性研究

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煤热解技术是低变质煤分质利用的核心,可以实现煤炭的清洁转化及资源、能源的有效利用。催化剂的引入可以促进或抑制热解过程中某些反应的发生而对热解产物的分布及品质起到调控作用。本文以不同硅铝比(全硅、Si/Al=120、Si/Al=60)的ZSM-5分子筛为载体,分别用原位合成法和等体积浸渍法向载体中引入过渡金属Ni,在粉-粒流化床上对制备的催化剂进行热解评价。考察了Ni-ZSM-5分子筛的金属改性方式和硅铝比对神东煤热解产物的影响,结果如下:(1)不同金属改性方式及不同硅铝比的Ni-ZSM-5酸性、比表面积均不同,但孔结构相差不大。考察不同金属改性方式的Ni-ZSM-5时发现,与未改性的ZSM-5催化剂相比,原位合成改性的Ni-ZSM-5有较大的总酸量和比表面积;浸渍改性的Ni-ZSM-5比表面积较小,对酸分布的影响与载体的酸量相关。考察不同硅铝比的Ni-ZSM-5时发现,随着硅铝比的减小,两种方法制备的分子筛酸量、酸强度及总比表面积均增大。(2)金属改性方式不同,Ni-ZSM-5催化热解产物的分布及组成也不同。与未改性的ZSM-5相比,浸渍改性的Ni-ZSM-5对热解产物的分布影响显著,焦油收率明显减少,气体收率和积碳率增加,气体产物中H2和CO生成量增加明显,降低了焦油中总芳烃的比重,并减少了酚类物质、含氧化合物的含量,同时其热解焦油300℃的热失重率较少;与未改性的ZSM-5催化剂相比,原位合成的Ni-ZSM-5,增加了热解气体产物中H2的生成量,提高了焦油中总芳烃的比重,使芳环数为1-2的芳烃的含量增加,酚类物质及脂肪烃的含量降低,同时其热解焦油300℃的热失重率较大。(3)与非催化热解相比,两种方法制备的Ni-ZSM-5均减少了热解焦油中酚类物质及含氧化合物的量。Si/Al=120原位合成Ni-ZSM-5热解焦油中单环芳烃的量最大,较非催化热解增加了75.6%。随着硅铝比的减小,两种方法制备的Ni-ZSM-5催化热解焦油中总芳烃的比重及芳环数为2-4环的芳烃的量逐渐增加,气体产物中几种主要组分的生成量均增加,焦油300℃的热失重率增大。
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