精制煤液化中油加氢裂化制取喷气燃料的研究

在实验室固定床反应装置上,选用Mo-Ni-P/Si-Al工业催化剂,对精煤液化中油进行了加氢裂化制取喷气燃料的实验。考察了反应温度、空速对芳烃加氢转化及产品馏分分布的影响。通过加氢裂化,降低了油品芳烃含量,提高了喷气燃料馏分的收率。在总压为15MPa,反应温度为350—360℃,空速为0.8—1.0h~(-1)条件下,获得了芳烃含量低于10w%的低结晶点的优质喷气燃料产品。并对煤液化中油制取的喷气燃料的组成和性质进行了分析和评价。     

煤液化中油馏分加氢裂化制取汽油和重整原料

采用镍、钼催化剂,在实验室固定床反应装置上考察了反应温度对煤液化中油馏分加氢裂化转化率、产品分布和组成以及氢耗的影响。制取汽油产品的适宜反应温度为385℃,在此温度下,大于180℃馏分的转化率为90w%,汽油收率可达87w%,辛烷值为74.9,化学氢耗量为2.9w%。本文对加氢裂化产品的组成和性质进行了分析,产品C_6—145℃馏分中的芳烃潜含量高达77w%,是理想的重整原料。     

热解重油加氢裂化制取高芳潜石脑油的研究

以哈密热解焦油重质馏分悬浮床加氢裂化后的轻质油为原料,对其性质进行了分析,轻质油保留了煤的基本单元结构特点,富含芳烃类和环烷烃类化合物,氮含量较高;采用200 mL固定床精制-裂化串联装置,对轻质油原料进行了加氢裂化制取石脑油的研究;反应压力15 MPa下,考察了不同温度对加氢裂化反应的影响。结果表明,适宜的裂化段温度为390℃,此温度下,180℃馏分转化率为53.69%,氢耗5.13%,180℃石脑油收率56.8%,裂化后石脑油主要以C_(6-9)类烃类物质为主,其中,环烷烃含量为71.99%,芳烃含量3.13%,芳潜值70.1;以最佳工艺条件下产出裂化石脑油为原料,进行了催化重整制取BTXE的研究,采用石油系中间基石脑油作为对比,裂化石脑油重整后BTXE类物质总产率为55.85%,较石油基石脑油生成量高25.53%,彰显了煤基油的优势和特点,验证了煤热解重油裂化石脑油是制取BTXE类物质良好的原料。     

H3PW6Mo6O40/SiO2催化合成7-羟基-4-甲基香豆素

采用溶胶-凝胶法制备了二氧化硅负载磷钨钼杂多酸催化剂H3PW6Mo6O40/SiO2,该催化剂制备的适宜条件是:m(H3PW6Mo6O40)∶m(SiO2)=40%,煅烧温度150℃,活化时间3 h。以二氧化硅负载磷钨钼酸为催化剂,在无溶剂条件下由间苯二酚和乙酰乙酸乙酯为原料进行Pechmann反应合成7-羟基-4-甲基香豆素。考察了反应物间苯二酚与乙酰乙酸乙酯摩尔比,催化剂用量,反应温度,反应时间等因素对收率的影响,并对反应条件进行优化。结果表明,在间苯二酚与乙酰乙酸乙酯的摩尔比为1∶1.5(其中间苯二酚为0.1mol),反应时间为16 h,H3PW6Mo6O40/SiO2的用量为1.3 g,在油浴加热120℃左右的优化条件下,7-羟基-4-甲基香豆素的收率可达86.1%。     

甲烷在Mo/HZRP-1催化剂上无氧脱氢芳构化反应 Ⅰ.Mo/HZRP-1催化剂的催化性能和积炭行为

用高硅含磷五员环沸石分子筛(商品代号HZRP-1)作为载体,制备了Mo/HZRP-1催化剂.与Mo/HZSM-5相比,Mo/HZRP-1对甲烷无氧脱氢芳构化反应也表现出较好的催化性能.实验过程中,在反应气中添加N2作为内标物,给出包括甲烷在Mo/HZRP-1上的结焦量、转化率及各产物选择性在内的总碳物料平衡计算结果.考察了不同Mo担载量对催化剂性能和积炭行为的影响;重点考察了不同温度焙烧后20%Mo/HZRP-1催化剂的性能和积炭行为.在反应的初始阶段,6%Mo/HZRP-1表现出很高的活性:反应进行30 min时,甲烷转化率为11%,芳烃选择性达81%,而催化剂的结焦选择性仅为12%.BET,NH3-TPD和催化反应等表征结果表明:Mo物种的数量和状态,分子筛的酸强度和酸量以及分子筛的孔道结构是决定甲烷无氧脱氢芳构化反应性能和积炭行为的关键因素.     

含钒杂多酸催化发烟硫酸中甲烷液相部分氧化反应

 以H5PV2Mo10O40 为催化剂,在发烟硫酸中进行了甲烷液相部分氧化,考察了催化剂用量、反应温度、反应时间和发烟硫酸浓度等工艺条件对反应收率的影响. 甲烷在反应中首先转化为硫酸甲酯,硫酸甲酯随后水解为甲醇. 对于甲烷液相部分氧化反应,发烟硫酸中游离的SO3是非常重要的影响因素. 在工艺条件为催化剂用量7.0 mmol, 反应温度473 K, 反应压力3.5 MPa, 反应时间3 h和发烟硫酸中SO3含量50%时,甲烷转化率可达48.5%, 目的产物甲醇收率为41.5%.     

哈密煤与塔河重油共加氢反应性能的研究

采用高压釜考察了哈密煤与塔河重油单独加氢反应性能和共加氢反应性能,探索了哈密煤与塔河渣油共加氢的可行性技术路线。实验结果表明,哈密煤具有良好的液化反应性能,合适的反应温度为445℃,在445℃、9 MPa时转化率达98.74%,油收率达68.54%;塔河渣油单独加氢在较低反应温度时表现出明显的结焦倾向,很难实现加氢轻质化,430℃时,转化率仅有66.38%,轻质油收率也仅有50.01%,结焦率却高达9.45%,随着反应温度升高,结焦速率加剧;哈密煤与塔河渣油共加氢时转化率较低,结焦明显,煤/油比为40∶60时转化率为97.79%,油收率为73.36%。在共加氢体系中引入具有供氢性能溶剂能够有效抑制生焦,提高转化率,实现共加氢轻质化,在煤粉添加量为45%时,塔河渣油合适的添加量为20%,原料的转化率达到98.38%,油收率为74.82%。     

操作苛刻度对RFCC沉降器内油气重组分的影响

在提升管催化裂化中试装置上,考察了操作苛刻度对重油催化裂化(RFCC)装置沉降器中油气重组分,特别是大于550℃的馏分以及油浆中胶质、沥青质的影响,并结合操作苛刻度对产品分布的影响规律,建立了操作苛刻度函数。结果表明,随着操作苛刻度的提高,油浆中的馏分呈现出中间馏分增加,两端馏分降低的变化趋势,并且油浆中大于550℃馏分的含量明显减少,油浆中的胶质、沥青质含量减少。随着操作苛刻度的提高,在一定范围内轻质油收率基本不变,但是达到一定反应程度后,轻质油产率明显降低。建立的操作苛刻度函数为合理控制操作条件,保证目的产物收率的同时降低了油气中重组分的含量,从而为防止沉降器结焦提供了操作依据。     

Mo含量对Ni-Mo-B非晶态合金催化剂结构及催化二硝基甲苯加氢性能的影响

采用化学还原法制备Ni-Mo-B非晶态合金催化剂, 研究了Mo含量对二硝基甲苯加氢制备甲苯二胺催化性能的影响. 结果表明, 当Mo含量(摩尔分数)≤6%时, Mo助剂使Ni-B非晶态合金催化剂的催化活性显著提高, 选择性均达到100%. 通过XRD, TEM, DSC, XPS, ICP和H₂-TPD技术对催化剂微观结构进行了表征, 结果表明, 随着Mo助剂含量的增加, Ni-Mo-B非晶态合金催化剂中不仅非晶态结构的无序程度增大, 催化剂粒径逐渐由60 nm左右减小至15 nm左右, 而且分布更加均匀, Ni吸附中心的H₂吸附强度变弱, 使氢物种更易于在催化剂表面流动并参与反应, 同时Mo助剂还显著提高了催化剂的热稳定性和抗氧化性. 当Mo含量为6%时, Ni-Mo-B非晶态合金催化剂的催化性能最好, 在2 MPa和110℃反应条件下, 二硝基甲苯转化率达99.8%, 甲苯二胺选择性为100%.     

二烯丙基乙胺的合成

以乙胺、烯丙基氯和碱为原料合成了二烯丙基乙胺,其结构经1H NMR,FT-IR和元素分析表征。考察了反应物摩尔比、反应温度、反应时间和相转移催化剂用量对收率的影响,采用正交实验设计法对工艺条件进行了优化。较佳的反应条件为:乙胺370 mmol,n(乙胺)∶n(烯丙基氯)∶n(NaOH)=1.0∶2.1∶2.1,PEG-6005 mol%,第一段于42℃反应6 h;第二段于60℃反应7 h,收率71.58%。回用分液所得水相和减压蒸馏所得低沸点馏分,能回收存在于水相和低沸点馏分中的中间产物和产物,收率由71.58%提高到83.66%。     

橄榄石基固体热载体影响褐煤热解产物分布的分析

为了提高固体热载体煤热解工艺中焦油的品质,降低焦油中沸点大于360 ℃的重质组分含量,本实验采用固定床反应器,在450~600 ℃下进行褐煤固体热载体快速热解反应.分析对比了橄榄石基和石英砂固体热载体对褐煤热解产物收率、焦油馏分、气体组成的影响.结果发现,Co能改变煤内部挥发分氢元素的分布,橄榄石负载Co热载体能将焦油中重质组分转化为轻质焦油和热解气.热解温度为550 ℃时,与橄榄石相比,负载Co的橄榄石固体热载体使焦油收率提高了19.2%.与石英砂相比,负载Co的橄榄石固体热载体使焦油中重质组分含量降低了17.0%,轻质组分收率达5.1%,其中,轻油、酚油和萘油分别提高了19.6%、17%和15.2%,气体产物中H₂、CH₄含量下降.     

煤焦油在超临界水中的改质研究

在自制的间歇式高压反应釜中，对煤焦油在超临界水中的改质反应进行了研究。考察了温度、反应停留时间、水密度等对产物分布及组成的影响。通过与N2气氛下的焦油常压热解、高压热解过程所得结果进行对比，表明煤焦油在超临界水中发生了轻质化反应，获得一定量的轻质化油品；超临界水介质的存在还对产气量和过程结焦产生一定的抑制作用。为获得较高的轻组分收率，最佳的反应条件为：450℃左右，反应停留时间约为20 min，水密度约为0.40 g/cm3在此反应条件下的轻质油收率为51.55 w%，比原料中的增加了约30％。     

氧化钙催化煤温和气化研究

报道了神木煤在小型流不反应器中,于４５０～７５０℃温度内,用ＣａＯ催化煤温和气化的研究。结果表明：添加ＣａＯ后,气体和半焦产率增加,焦油产率减少;ＣａＯ粒子对煤温和气化生成的焦裂解具有明显催化作用;可以明显增加气相中Ｈ２、ＣＨ４、Ｃ１～Ｃ５产率,降低半焦中Ｈ／Ｃ比,ＣａＯ还具有明显的固硫和固ＣＯ２作用,最后,推测了煤温和气化中ＣａＯ催化裂解多环芳烃侧链的机理。     

生物质焦油模拟物重整制取富氢气体实验研究

以流化床作为反应器,进行生物质焦油模拟物(苯)催化重整制取富氢气体的实验研究,主要探究实验温度(780℃~900℃)、水蒸气/焦油模拟物质量比S/T (3.0~6.0)、床高(5.0cm~20.0cm)和床料(催化剂)对焦油模拟物重整制取富氢气体过程的影响。实验结果表明,焦油模拟物重整制取富氢气体的理想操作工况分别是温度为860℃~900℃,S/T 值为5.0,床层高度为15.0cm~20.0cm;通过比较,在上述理想操作条件下,合成的碱土金属催化剂(20CaAl)具有较好的催化活性,而其改性后的SCaFeNiAl催化剂具有更好的活性。在SCaFeNiAl作用下,焦油模拟物重整过程的活化能为58.87kJ/mol,指前因子为1.36×10⁷h^-1,且获得较好的实验效果,H₂体积分数为67.28%,H₂产率为303.50g/kg-tar,焦油模拟物转化率为95.93%,总气体产率为5.05m³/kg-tar。     

整体式催化剂催化重整净化生物质粗燃气性能研究

采用分步浸渍法制备了以Ni为活性组分的整体式催化剂，以萘为生物质焦油的模型化合物，考察了整体式催化剂催化重整生物质粗燃气的性能，通过元素分析、热重分析等方法对催化剂的表面积炭进行了研究。结果表明，在整体式催化剂作用下，108h的连续反应中，CH4的平均转化率达到92%，最高达到93.8%。合成气H2/CO的摩尔比保持0.95左右，最高达到1.15，适合液体燃料合成。CO2 的平均转化率为80%，最高达到88%。实验中添加萘模拟生物质焦油的成分，经检测焦油全部转化为H2、CO及微量轻质组分。反应连续进行108h，未发现反应器压降变化和CH4与焦油转化率的下降，表明整体式催化剂具有较好的活性和抗积炭性能。     

焦油催化裂化催化剂积炭失活的实验研究

对白云石、石灰石作用下生物质热解焦油催化裂化过程中的积炭失活问题进行了研究，考察了较长反应时间内催化剂积炭量和焦油转化率的变化情况。最长运行时间32 h，所得积炭质量分数为3%～15%，焦油转化率下降到70％左右。对不同来源焦油的生焦性、催化裂化反应条件等对积炭形成的影响作了考察，并从动力学角度对催化活性与积炭量之间的关系进行了分析，得到了单层积炭和多层积炭阶段线性和指数形式的关联式。     

外加铁矿石对哈密低阶煤热解特性影响

为探讨铁矿石对哈密低阶煤热解特性影响,采用热重分析仪(thermal gravity analysis/differential thermal gravity,TG/DTG)和实验室固定床反应器(fixed bed)对哈密低阶煤进行热解实验,研究了两种铁矿石对哈密煤热解反应性、热解气和焦油分布规律的影响。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)和色谱-质谱分析仪(GC-MS)对焦油中官能团的变化以及焦油中物质组成进行了分析对比。结果表明,当热解温度从室温升高至150℃时,原煤中添加铁矿石的煤样失重速率峰逐渐向高温阶段推移;当热解温度高于450℃时,不同铁矿石对原煤热解的催化作用差异更加明显,且镜铁矿原生矿物质赤铁矿;当两种铁矿石添加量分别为20%时,热解焦油和热解气都能得到较高的收率;对于煤样HM-JT来说,此时焦油产率为7.88%,热解气相产物H_2、CO_2、CH_4、CO产率与未添加镜铁矿的原煤煤样相比分别提高了4.27%、3.76%、4.39%、3.61%。对于煤样HM-CT来说,焦油催化裂解效果一直受到铁矿石添加量的影响。在镜铁矿和赤铁矿添加量分别增加到20%的过程中,煤样热解生成焦油的产率逐渐下降,而轻质焦油产率和轻质焦油分数逐渐增大到6.37%、58.48%、5.34%、56.22%,焦油中氧脱除率分别达到43.16%、36.89%。随着铁矿石的加入,焦油中二甲苯相对含量由4.32%分别降低至3.78%、3.93%,而甲苯相对含量由1.11%升高至1.32%、1.45%;焦油中邻甲酚和二甲酚中分子中的甲基取代基被脱除生成苯酚或甲酚,且镜铁矿对焦油中苯系物和酚类化合物的脱甲基作用强于赤铁矿。     

Ni/Al2O3-SiO2催化剂对C4单烯烃加氢的催化性能

利用XRD、H2 TPR和孔结构的分析对C4馏分加氢催化剂Ni/Al2O3 SiO2进行了表征，在固定床反应器内对催化剂的活性进行了评价，并对加氢机理进行了讨论。结果表明，在Ni/Al2O3 SiO2催化剂表面至少存在两种活性中心，分别由体相NiO和高度分散的NiO还原产生。研制的催化剂对C4馏分加氢具有很高的活性和良好的稳定性，进口温度18.6℃时就可进行加氢，属于低温型加氢催化剂。在 C4单烯烃质量分数为74.85%、加氢压力为2.0MPa~2.7MPa、液时空速为1.0h－1~2.0h－1、氢油体积比为 300~450下，原料中单烯烃转化率在98%以上。催化剂连续运行342h，其活性基本保持不变。     

Investigation of the Evolution Behavior of Light Tar During Bituminous Coal Pyrolysis in a Fluidized Bed Reactor

The evolution behavior of the light tar fraction of tar during large bituminous coal particle pyrolysis in a fluidized bed reactor at 500-900℃ was investigated to optimize the industrial process. The coal residence time was varied from 30 s to 150 s. The crude tar obtained was distilled and separated into the light fraction and the heavy fraction through an evaporator under conditions of 280℃ and 10⁴ Pa. The light tar was subjected to GC-MS analysis, and the 300 main species in each spectrum were determined and analyzed. The experimental results showed that the evolution behavior of the light tar fraction and the heavy tar fraction presented spectacularly different variation trends with pyrolysis temperature and coal residence time. The molecular weight and number of rings per aromatic compound molecule contained in the light tar fraction increased with increasing pyrolysis temperature because of polymerization. It was also observed that the amount of methyl substituents decreased with an increasing number of rings per molecule of poly-aromatic ring compounds. The chain aliphatic compound evolution was suppressed and underwent heterocyclization with increasing temperature.