神华煤显微组分加氢液化性能研究

作     者：韩克明 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：靳立军;胡浩权

授予年度：2014年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：神华煤 显微组分 直接液化 H2S 氢转移 

摘      要：煤中有机组分按照显微镜下特征可分为壳质组、镜质组和惰质组,不同组分的液化性能有所不同。本文利用手选分离从神华煤(SH-R)获得其镜质组富集煤(SH-V)和惰质组富集煤(SH-I),并以此为研究对象,在管弹式反应器中研究了原煤及其组分的液化性能。 神华煤及其显微组分有机质含量超过95%,其中镜质组和惰质组是煤中主要的有机组分,所含矿物以粘土矿物和碳酸盐矿物为主,最大镜质体反射率Rmax在0.4-0.6%之间。傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR)结果表明,SH-V含有更多的脂肪烃,热重分析结果显示,三种样品的热失重区间集中在350-600℃。与SH-R、SH-I相比,SH-V在445℃存在更大的失重速率峰,这主要与其富含脂肪烃有关。 液化实验结果表明,在相同的反应条件下,样品的转化率及油收率按照SH-VSH-RSH-I的顺序依次减小。和SH-I相比,SH-V能够释放更多的烃类气体(C1-C3),且在不含催化剂的条件下,N2气氛下SH-V的转化率及油收率甚至高于H2气氛下SH-R和SH-I的转化率和油收率,这种液化行为的差异主要是由SH-V较高H/C比、高挥发分含量及低平均缩合芳香环数决定的。催化剂、液化溶剂对神华煤及其显微组分液化性能的影响与液化气氛和液化样品的性质有关。铁基催化剂促进H2的活化并产生氢自由基碎片,进而促进煤热解生成的自由基碎片加氢。N2气氛下四氢萘作为溶剂的转化率及油收率几乎是十氢萘作为溶剂的2倍。 通过在反应气氛中添加一定量的H2S气体,考察了H2S在液化反应过程中的作用规律。结果表明,H2S的存在不能显著改变煤转化率,但是可以显著增加液化油收率。随着H2S含量的提高,油收率呈现出先增加再降低的趋势。SH-R和SH-V在H2S的含量为4%时油收率达到最大值。这主要是由于H2S能够加速反应过程中的氢转移速率。H2S对于富含镜质组样品油收率的提高有利,而催化剂的存在则对于惰质组含量高的样品转化率及油收率的提高有利。反应气氛中的H2S能够维持磁黄铁矿Fe1-xS表面的无定型状态,对反应气氛中的H2起到催化活化的作用。