宝日希勒褐煤在合成气与复合溶剂系统下的液化性能研究

在合成气（CO+H₂）与复合溶剂（水+有机溶剂）液化系统下研究了气氛、温度、催化剂类型对宝日希勒褐煤转化率、油气水产率和CO转化率等液化特征的影响,从而探讨其液化性能。结果表明,在高含水复合溶剂系统中,合成气气氛、反应温度430-450℃适宜宝日希勒褐煤液化转化,转化率可达到81.15%,油气水产率达到71.53%。该液化系统下,含铁、碱和硫复合型催化剂能有效地提高液化转化率和油气水产率,在430℃催化液化下褐煤转化率达92.27%,油气水产率达79.39%。该催化剂有效促进了煤中大分子的裂解和系统中水煤气变换反应进程,沥青质减少,油含量增多。液化油中多环芳烃衍生物在催化液化过程中向单环芳烃衍生物和烷烯烃转化,分子量降低,提高了油品质量。     

小龙潭褐煤不同气氛下液化性能的研究

根据褐煤含水量高的特点,研究了以水为溶剂,不同气氛条件下小龙潭褐煤的液化行为。结果表明,小龙潭褐煤具有较好的液化活性,在420℃,H₂气氛下以四氢萘为溶剂时煤的液化转化率可达到94.5%。煤液化过程中,稳定热解产生的自由基活性氢主要来自于供氢溶剂,而气相H₂不具活性,不能直接为液化过程提供活性氢。当以水为溶剂取代四氢萘进行褐煤直接液化时,相对于H₂和N₂气氛,CO 气氛下表现出较好的液化性能。这表明发生了水煤气变换反应并生成了活性氢,该活性氢可以使得煤热解产生的自由基稳定,生成低分子的液化产物,提高了液化转化率。由于在较低的CO初压下反应生成的活性氢数量有限,因而液化转化率不高。实验表明,以水为溶剂在CO气氛下进行褐煤的液化是一种新的褐煤直接液化技术。     

溶剂特性对淖毛湖煤加氢液化中间产物反应行为的影响

为探究溶剂特性对煤加氢液化中间产物反应行为的影响,以新疆淖毛湖煤作为原料,四氢萘、循环溶剂及十氢萘作为供氢溶剂,在高压搅拌釜中进行直接加氢液化实验,并运用电子顺磁共振手段分析了中间产物-沥青质的自由基浓度的变化。结果表明,四氢萘溶剂中沥青质随反应温度的升高在大量生成的同时又被转化,产率从290℃的12.92%到350℃的最大34.13%再到430℃的15.98%;循环溶剂中沥青质产率先持续上升,290℃即有31.89%,400℃达到最大47.96%,之后由于结焦反应降低至33.90%。十氢萘溶剂中沥青质产率变化趋势与四氢萘一致。三种溶剂中沥青质自由基浓度的变化趋势相同,均在350℃达到最大值,分别是1.778×10¹⁸、2.323×10¹⁸和1.930×10¹⁸/g,整体上看循环溶剂数值要高于四氢萘,十氢萘介于两者之间。而四氢萘及循环溶剂中沥青质的g值在2.00323-2.00403,变化趋势与液化气体产物中CO_x含量变化相吻合。     

煤基前沥青烯的FeS+S催化加氢动力学研究（英文）

为了优化煤直接液化工艺条件和提高油收率,本研究利用30 m L高压管式反应釜研究了煤直接液化重质产物前沥青烯加氢液化行为,考察了Fe S+S催化剂下反应温度(380、400、420和440℃)、液化时间(0、5、10、20、30和60 min)、5.0 MPa氢初压和四氢萘溶剂条件下前沥青烯液化转化行为,同时考察了前沥青烯的催化加氢液化反应动力学。利用集总动力学法建立了FeS+S催化前沥青烯加氢的动力学模型。研究表明,前沥青烯加氢直接生成沥青烯和焦渣,而沥青烯进一步加氢裂解生成油和气,高温下发生明显的逆向缩合反应,即前沥青烯生成焦渣和沥青烯生成前沥青烯。温度和反应时间的增加有利于提高前沥青烯的转化率和油气收率,440°C下反应60 min时,前沥青烯的转化率为79.45%,油气收率为34.7%。380-440℃温度下,动力学模型能够较好地描述小龙潭液化产物前沥青烯的加氢转化行为,各步转化均符合Arrhenius表观活化能公式,并且活化能变化为50-245 k J/mol。     

煤与废塑料共液化中氢转移的示踪试验研究

采用放射性同位素3H标记的四氢萘溶剂进行了先锋褐煤与低密度聚乙烯（LDPE）的共液化示踪试验,并考察了钼灰（FAMo）和Fe2O3+S催化剂的影响。应用液体闪烁计数器测量了各液化产物中的放射性活度,以研究煤与废塑料共液化中的氢转移。结果表明：在先锋褐煤与LDPE塑料共液化反应的初始阶段,存在着四氢萘溶剂的供氢作用,而且这种供氢作用不受催化剂的影响,只是热力作用的结果。使用加氢蒽油（HAO）和四氢萘（THN）溶剂混和物作为共液化溶剂时,先锋褐煤与LDPE共液化反应初期的溶剂供氢还存在着竞争转移,其主要取决于溶剂的脱氢能力。     

ZnCl2催化木质素磺酸盐加氢液化的溶剂效应

选用ZnCl₂为催化剂在高压反应釜中进行加氢液化反应,利用GC-MS和红外光谱技术,研究溶剂极性及供氢能力对木质素磺酸盐液化产率及产物的影响。产率分析表明,极性溶剂有利于木质素液化转化,供氢溶剂有利于提高轻馏分产率,水溶剂条件下木质素液化转化率最高,甲醇溶剂体系条件下轻馏分产率最高,相对最低液化转化率及轻馏分产率的1,4二氧六环溶剂体系分别提高2.0倍和1.9倍。GC-MS分析表明,中等极性溶剂有利于中间产物溶解稳定,供氢溶剂四氢萘通过释放氢自由基结合稳定中间产物。乙醇溶剂条件下中间产物相对含量是48.76%,相对最低含量水溶剂体系提高2.2倍。红外光谱分析表明,醇类溶剂参与反应,焦油产物羟基峰强度增强。     

SO_4~(2-)/ZrO_2固体酸催化神华煤直接液化反应性研究

通过间歇式加氢液化实验,考察了THN溶剂中液化温度、液化时间、氢气初压以及催化剂用量等反应条件对SO42-/ZrO2固体酸催化神华煤液化性能的影响,并基于产物分布和IR光谱表征,探讨了SO42-/ZrO2固体酸催化神华煤液化反应性及催化作用。结果表明,提高液化温度有利于煤催化加氢裂解,提高转化率和油气收率;增大氢气压力能够促进煤向沥青烯与前沥青烯等中间产物转化,但不利于生成液化油气;延长反应时间有利于前沥青烯加氢裂解,提高液化油气收率;SO42-/ZrO2固体酸的催化作用主要表现为对煤大分子结构的催化裂解,转化率和油气收率随催化剂用量增加而增大。此外,提高液化温度和氢气初压有利于含氧结构转化。     

钼酸胺催化剂对煤-油共处理反应性的影响

用共振搅拌反应器研究了钼酸胺催化剂对煤-油共处理中煤总转化率及产物的影响。研究表明，低温时(390 ℃)，催化剂能促进前沥青烯向小分子苯可溶物转化；高温时(480℃)，有催化剂时煤的转化率低于无催化剂时煤的转化率，而且在产物中苯可溶物产率与前沥青烯产率全部减少，说明产物发生了缩聚反应。在高温时(390 ℃)随反应时间的延长，煤转化率下降，同时在产物中苯可溶物产率与前沥青烯产率呈下降趋势。反应温度越高，反应时间越长，缩聚越严重。反应体系有供氢溶剂不能抑制缩聚反应。     

低阶煤温和液化特征分析

利用管弹反应器考察了霍林郭勒褐煤在温和条件下的液化特征,探讨了温度、溶剂、压力、气氛、催化剂对液化产物分布的影响;分别利用程序升温热解技术和红外光谱分析了液化产物中己烷不溶物的气态烃逸出规律和结构特征;利用凝胶渗透色谱、同步荧光光谱和红外光谱分析了不同反应条件下产物沥青烯和前沥青烯的结构特征。结果表明,实验条件下霍林郭勒煤的起始热解液化温度在350℃左右;随温度的升高,液化转化率增大。较高温度时(450℃)缩聚反应加剧,液化转化率开始减小;溶剂对沥青烯类产物的生成极为重要,提高反应压力和添加催化剂主要促进油气的生成;温和条件下(350、400℃)对霍林郭勒煤的临氢处理,可获得热解反应性较原煤高的液化残渣(己烷不溶物);产物沥青烯和前沥青烯的分子量在液化温度为300和350℃时为最大;随反应温度升高,沥青烯和前沥青烯的芳烃结构特征增强,烷烃结构特征减弱。     

胜利褐煤液化沥青烯光谱表征

以胜利褐煤为原料,通过不同条件下加氢液化制备了相应的沥青烯,利用元素分析、红外光谱、紫外可见光谱和荧光光谱等分析技术对所制备的沥青烯进行了结构表征,探讨了氢气初压和液化温度对沥青烯结构的影响。结果表明,胜利褐煤液化活性高,沥青烯和前沥青烯等重质中间物收率较低。胜利褐煤沥青烯中芳香体系主要以2~3环缩合芳环及联苯类芳香结构为主。提高氢气初始压力,可以促进煤的加氢裂解及AS脱羟基。高温、高氢压有利于AS中芳环取代基的加氢裂解。相对而言,荧光光谱是沥青烯芳香结构的有效表征手段,其荧光光谱特征结果与元素分析、H/C原子比间存在明显的相关性。     

氧化反应对胜利褐煤水蒸气气化反应的促进作用Ⅰ:宏观反应特性研究

在φ80×3 000mm耐高温不锈钢管气流床反应器中,以150-180μm胜利褐煤为气化原料,考察了800和900℃时添加氧气前后褐煤转化率的变化,研究了氧化反应对水蒸气气化反应影响的宏观特征。结果表明,添加氧气后褐煤转化率明显大于O_2和H_2O气氛下褐煤转化率之和,即向水蒸气气氛添加氧气后褐煤转化率的增幅大于氧气氧化作用导致的褐煤转化率的增幅,随着H_2O含量增大以及温度的升高此现象愈加明显。该协同作用主要是氧化反应对水蒸气气化反应的促进作用造成的。利用φ40×200 mm石英圆筒流化床反应器进行了类似的实验,也发现了该协同作用。同时,借鉴收缩核模型并结合气流床气化实验条件推导了水蒸气气化宏观动力学方程,得到的速率方程(Z-(1-x))~(1/3)=(tβk_(H_2O)/Rρ_C)φ_(H_2O)=K_(H_2Oφ_(H_2O))与实验值吻合较好,添加氧气后水蒸气气化反应速率和水蒸气气化反应表观速率常数K_(H_2O)明显增大,这是氧气对水蒸气气化反应促进作用的动力学特征。     

氧气对褐煤水蒸气气化半焦的活化及机理

以胜利褐煤为原料,利用一段流化床/固定床石英反应器,进行N_2/O_2/H_2O/H_2O+O_2气氛的褐煤热解/气化实验。采用BET、Raman、FT-IR、微波消解ICP-AES、TGA等技术表征半焦。研究氧气添加对气化反应以及半焦结构和反应性的影响,解析了氧气对气化半焦的活化机理。结果表明,氧气添加可以改变半焦结构,活化半焦,从而促进转化率、H_2产率和CO_2产率的提高。氧气对气化半焦的活化作用主要包括两个方面,一是芳核与氧气发生氧化分解反应,破坏了芳环大π键,形成了新的官能团,从而促进了反应(C+H_2O→H_2+CO)的发生;二是随反应的进行,芳香大环(≥6)结构解聚为芳香小环(3-5)结构,同时氧原子进入芳核,形成缺陷位C-O-C,从而导致半焦微晶结构的缺陷程度提高、缩聚程度降低,进而导致半焦反应性和表面吸附作用提高,促进反应(CO+H_2O→H_2+CO_2)的发生。     

加拿大油砂沥青减压渣油在CO/H2-H2O作用下的热改质特性研究

以加拿大油砂沥青大于420℃的减压渣油（BVR）为原料,对比研究其在CO/H₂-H₂O和N₂体系中的热改质特性,通过系统分析BVR在H₂-H₂O、CO-H₂O、N₂-H₂O等不同氢源下的热改质特性以揭示CO/H₂-H₂O对渣油热改质的作用机制,最后探讨合成气压力、含水量以及温度对BVR临CO/H₂-H₂O改质生焦倾向的影响。结果表明,与临氮改质相比,相同反应条件下,合成气和水可使BVR热改质的生焦诱导期延长3.5-6.5 min;相同生焦率（约0.1%）时,合成气和水可显著提升BVR热改质降黏率,410℃时相对临氮改质的降黏率为29.1%,而420℃时可达54.6%。比较不同氢源下BVR热改质的生焦诱导期、改质油黏度和安定性、渣油转化率发现,H₂-H₂O、CO-H₂O、N₂-H₂O等均对BVR热改质表现出与CO/H₂-H₂O相同的促进效果,各氢源作用活性的大小顺序为H₂-H₂O > CO/H₂-H₂O > CO-H₂O > N₂-H₂O。由此可知,CO/H₂-H₂O对渣油热改质的促进作用可归因于氢气、CO水热变换新生氢和水热裂解的综合效应,且其中氢气的作用仍最显著。合成气压力、含水量和反应温度可通过影响不同氢源的贡献而调控BVR临CO/H₂-H₂O改质生焦倾向。低成本易获取的合成气可以提供BVR热降黏改质所需氢源,水能够通过CO水热变换反应供出新生活泼氢而协同合成气实现BVR高效改质。     

NO reduction and CO oxidation over Cu/Ce/Mg/Al mixed oxide catalyst in FCC operation

Simultaneous NO reduction and CO oxidation in the presence of O₂, H₂O and SO₂ over Cu/Mg/Al/O (Cu-cat), Ce/Mg/Al/O (Ce-cat) and Cu/Ce/Mg/Al/O (CuCe-cat) were studied. At low temperatures (<340 °C), the presence of O₂ or H₂O enhanced the activity of CuCe-cat for NO and CO conversions, but significantly suppressed the activity of Cu-cat and Ce-cat. At high temperature (720 °C), the presence of O₂ or H₂O had no adverse effect on the NO and CO conversions over these catalysts. The addition of SO₂ to NO+CO+O₂+H₂O system had no effect on the reaction of CO+O₂ over Cu-cat, but deactivated this catalyst for NO+CO and CO+H₂O reactions; over Ce-cat, all of these reactions of NO+CO,CO+O₂ and CO+H₂O were suppressed significantly; over CuCe-cat, NO+CO and CO+O₂ reactions were not affected while the reaction of CO+H₂O was slightly inhibited.     

Mechanistic Study of Partial Oxidation of Methane to Syngas over c Pd/SiO2 Catalyst

Partial oxidation of methane (POM) to make syngas has been largely studied in recent years because of its potential to reduce the cost of syngas. Two reaction schemes have been proposed for the reaction:one is the sequence of combustion of CH₄ followed by reforming of unconverted CH₄ with CO₂ and H₂O,and the other is the direct partial oxidation of CH₄ to CO and H₂ without the experience of CO₂ and H₂O as reaction intermediates. In the industrial process, if the combustion-reforming mechanism predominantly contributes to the conversion of methane to syngas, severe heat management problems have to be taken into account. Therefore, the elucidation of the reaction pathway is of vital importance. In this paper, in situ time-resolved FTIR (in situ TR-FTIR) spectroscopy was used to study the POM reaction over lwt%Pd/SiO₂. The results of catalytic performance evaluation on the POM reaction over lwt%Pd/SiO₂ under different space velocity are also presented. It is expected that the additional proof can be presented to interpret POM mechanism.     

三元体系MgCl2-CO(NH2)2-H2O在25℃时的等温溶度与新相研究

测定了25℃时三元体系MgCl₂-CO(NH₂)₂-H₂O的等温溶度及饱和溶液的折光率和密度,且绘制成溶度图和性质-组成图.在三元体系内形成2个三元化合物新相:MgCl₂·CO(NH₂)₂·4H₂O(记作A)和Mgcl₂·4CO(NH₂)₂·2H₂O(记作B),B为新化合物.三元体系的溶度图由4支单饱和线[对应单饱和固相为MgCl₂·6H₂O、三元化合物A和B、CO(NH₂)₂]组成,这4支单饱和线两两交于3个三元无变点[对应双饱和固相为MgCl₂·6H₂O+A、A+B、B+CO(NH₂)₂].     

不同水蒸气浓度下褐煤气化半焦的活化及机理

以胜利褐煤为原料,利用流化床/固定床石英反应器,进行褐煤气化实验,采用BET、Raman、FT-IR、微波消解ICPAES、TGA等技术表征半焦。结果表明,在800℃水蒸气气氛中,醚基裂解造成芳环间短链或无定形碳含量减少,从而削弱石墨化进程,进而提高芳香结构的缺陷程度,是半焦活化的内在原因。提高水蒸气浓度(10%-25%),半焦的反应性降低,是因为气化过程中半焦的活性位再生能力变弱,而反应(Ar,R-CO-Ar,R+2H_2O→Ar,R-O-Ar,R+2H_2+CO_2)增强,导致醚基含量增加,是半焦活性位再生能力变弱的内在原因。继续提高水蒸气浓度(25%-40%),半焦的反应性略有提高,是因为芳香小环(3-5环)缺陷结构含量增加,而反应(Ar,R-CH=CH_2+H_2O→Ar,R-CO-CH_3+H_2)和反应(Ar,R-+H-→Ar,R-H)增强是芳香小环缺陷结构含量增加的内在原因。     

FeMn、FeMnNa和FeMnK催化剂上合成气制低碳烯烃的比较(英文)

研究了钠、钾助剂对FeMn合成低碳烯烃催化剂结构及性能的影响.低温N2吸附、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)、CO/CO2程序升温脱附(CO/CO2-TPD)、M?ssbauer谱和CO+H2反应的研究结果表明,增加Mn助剂含量促进了活性相的分散和低碳烯烃的生成,而过多锰助剂在催化剂表面的富集则降低了费托合成反应的CO转化率;钾助剂和钠助剂的加入均抑制了催化剂的还原并且促进了CO2和CO的吸附.比较还原后(H2/CO摩尔比为20)和反应后(H2/CO摩尔比为3.5)催化剂的体相结构可以发现,在FeMn、FeMnNa和FeMnK催化剂中,由于钾助剂的碱性和CO吸附能力较强,因此体相中FeCx的含量相对较高;而活性测试结果表明,FeMnNa催化剂拥有最好的CO转化率(96.2%)和低碳烯烃选择性(30.5%,摩尔分数).     

蒙古国巴嘎诺尔(Baganuur)褐煤水蒸气气化制富氢合成气及其固有矿物质的催化作用

利用固定床气化-色谱联用装置,考察了蒙古国巴嘎诺尔(Baganuur)褐煤的水蒸气气化反应性能,研究对比了巴嘎诺尔褐煤原煤BN-R、盐酸洗煤BN-HCl、氨水洗煤BN-NH₄OH、先酸洗后碱处理煤BN-HCl-NaOH及原煤和盐酸洗煤热解预处理煤样BN-R-Char与BN-HCl-Char在水蒸气气化过程中气态产物H₂、CO和CO₂的生成规律.研究结果表明,上述煤样的水蒸气气化过程中H₂、CO和CO₂的生成速率存在明显差异,与盐酸洗煤样相比,BN-R、BN-HCl-NaOH及BN-R-Char比对应矿物质脱除煤样的水蒸气气化速率高,充分说明巴嘎诺尔褐煤中某些固有矿物质对其水蒸气气化反应具有显著的催化作用,显著提高了其气化反应速率,使起始气化温度和气化反应主体温度均降低100 ℃以上,在提高H₂和CO₂生成量同时,还降低了CO生成量,制得了高H₂/CO(物质的量比)的合成气.用盐酸脱除矿物质所得BN-HCl同BN-HCl-Char的水蒸气气化性能相似.与BN-R相比,BN-HCl与BN-HCl-Char水蒸气气化反应性明显下降,说明对巴嘎诺尔褐煤水蒸气气化起催化作用的矿物质成分在盐酸洗脱的矿物质中.经过分析,发现矿物质对巴嘎诺尔褐煤水蒸气气化反应的催化作用,主要是通过提高水煤气变换反应速率实现的.最后,结合文献报道,提出了巴嘎诺尔褐煤水蒸气气化反应过程中矿物质的原位催化机理.