锡林郭勒褐煤催化热溶及其热溶物加氢液化研究

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本文研究不同温度、催化剂与溶剂对锡林郭勒(XLGL)褐煤热溶性能的影响,重点考察了BF3/SBA-15催化剂在不同溶剂下对其热溶性能影响,并对热溶物(TDSF)的组成结构进行表征分析。探索了不同液化反应温度与催化剂对不同TDSF加氢液化性能影响,重点是Ni-Mo-S/Al2O3催化剂对不同TDSF的催化加氢液化性能,并对液化产物进行了表征分析,结果表明:所用的四种催化剂对XLGL褐煤热溶均有一定的促进作用,热溶萃取效果依次是BF3/SBA-15>Fe S+S>SO42-/Zr O2=Fe2O3。360℃时以BF3/SBA-15催化TDSF的产率最高,在甲基萘油(CMNO)、甲基萘+10%甲醇(1-MN+10%CH3OH)和甲基萘(1-MN)溶剂热溶率分别为39.5%、58.6%和28.6%,与不加催化剂相比,分别增加了17.1%、16.4%与12.7%,表明催化剂能提高煤的热溶活性。因CMNO溶剂中含有吲哚等极性成分,能断裂煤中弱的交联键,1-MN中加入的CH3OH能与煤发生醇解反应,而催化剂的加入均能促进此两种这种反应的进行,因而热溶率明显增加;而1-MN是非极性溶剂,主要受热溶温度影响较大,其热溶率相对较低。1-MN+10%CH3OH溶剂,360℃时BF3/SBA-15催化所得的TDSF,在环己烷为溶剂条件下,经360℃Ni-Mo-S/Al2O3催化加氢液化所得液化油(CHS)收率最高,为33.1%,这是由于此温度下TDSF的芳香缩合程度较低,脂肪烃含量化合物较多,有利于TDSF的加氢液化。1-MN为溶剂不同温度的催化TDSF经加氢液化所得的CHS是以1~2环的芳香族化合物为主,在320℃较低温度TDSF的液化所得CHS中饱和环烷烃含量为6.12%,略高于360℃的TDSF液化所得CHS中5.07%的饱和环烷烃含量。催化剂的酸性和加氢活性共同影响着TDSF的加氢液化性能,三种催化剂的加氢液化效果依次为Ni-Mo-S/Al2O3>Ni/ZSM-5>Cu-Ni/Al2O3。温度对热溶物的加氢液化有很大的影响,在催化剂Ni-Mo-S/Al2O3和四氢萘为供氢溶剂的条件下,随液化温度从280℃增加到400℃,CHS的收率逐渐增加,在400℃时达到最大值60.4%。表明温度的升高有利于TDSF结构中的C-C桥键等共价键的断裂,促进前沥青烯(TI)与沥青烯(TS)的分解,有利于小分子油的生成。随温度升高CHS中的饱和环烷烃含量减少,在280℃加氢液化CHS中环烷烃最大含量达到13.5%,表明低温加氢有利于芳烃的饱和加氢。因而TDSF低温加氢液化可以用于装备潜在的喷气燃料。
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