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煤炭加氢液化技术可以将固体的煤转化为相对洁净的液态燃料,将难加工的重质油与煤混合进行加氢转化,可以提高反应装置利用率,既对煤进行了加氢处理,也对重质油进行了加工,然而加氢处理效果与煤和重油性质关系密切,并不是所有重油均适合与煤混合进行加氢处理。为此本文研究煤与高温煤焦油加氢反应性能,探讨其工业化可能性。 本文以八道湾煤为主要研究对象,研究了八道湾煤与高温煤焦油加氢反应的影响因素和较佳反应条件。通过GC-MS分析煤焦油组成,利用粘度仪测定油煤浆粘度,热重分析确定适宜反应温度。选用不同种类的溶剂进行煤液化实验,研究溶剂性质对八道湾煤反应性能的影响。考察催化剂、反应温度、氢初压和反应停留时间对原料转化率、油产率、气产率和沥青组分产率的影响。研究焦油预加氢、添加供氢溶剂对加氢反应效果的影响。对产物性质进行研究,切割不同馏分段,分析各馏分段性质变化,通过红外、核磁、液相色谱和GC-MS等手段探讨八道湾与煤焦油加氢反应的协同效应。主要结论如下: (1)煤焦油中二环三环芳烃含量丰富,作为煤系衍生物对煤的溶解性能良好,常温下对八道湾煤与煤焦油混合后的油煤浆进行粘度测定,实验结果表明油煤浆呈现牛顿流体特征,将粘度与温度进行非线性拟合,得出公式为μ=0.256ln(x)+0.6639,90℃时粘度为250mPa.s,满足工业泵送要求,热重实验表明八道湾煤与煤焦油适宜的反应温度区间为430-460℃。 (2)八道湾煤与煤焦油处理的较佳工艺条件为:采用1#催化剂,反应温度450℃,氢初压10MPa,停留时间120min,原料转化率97.48%,油产率80.84%,气产率9.40%,反应效果良好。 (3)对煤焦油进行预加氢,加氢后煤焦油与八道湾煤反应供氢性能提高,原料转化率98.74%,油产率84.10%,气产率9.23%。煤焦油与四氢萘按比例1:1混配后作供氢溶剂,反应效果良好,原料转化率97.99%,油产率80.89%,气产率9.74%。 (4)对高压釜反应产物进行馏分切割,共切割<230℃、230-300℃、300-350℃、350-480℃和>480℃5个馏分段,其中加氢产物轻质组分较多,<230℃馏分占到全馏分的35.14%,重质组分>480℃馏分为19.55%。随馏分沸点上升,产物组成变化明显,各馏分段C/H原子比依次升高,饱和烃和一环、二环芳烃含量降低,三环、四环芳烃含量上升,通过 GC-MS分析可知,产物与煤直接液化油结构相近,可以按照煤直接液化油处理方式进行后续加工利用。