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新疆东疆褐煤直接加氢液化特性

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【作者】 赵鹏

【Author】 ZHAO Peng;Coal Chemistry Branch of China Coal Research Institute;State Key Laboratory of Coal Mining and Clean Utilization;National Energy Technology & Equipment Laboratory of Coal Utilization and Emission Control;Beijing Key Laboratory of Coal Based Carbon Materials;

【机构】 煤炭科学技术研究院有限公司煤化工分院煤炭资源高效开采和洁净利用国家重点实验室国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室煤基节能环保碳材料北京市重点实验室

【摘要】 为实现新疆东疆煤的清洁高效利用,对新疆东疆褐煤进行煤质与组成分析,以新疆东疆褐煤与加氢溶剂为原料,在500 m L搅拌式高压釜中进行加氢液化的过程调控试验,考察了反应温度、反应压力和停留时间对氢耗率、气产率、转化率、油产率、沥青质产率的影响规律,探究了不同工艺参数对液化性能及各类产物分布的内在作用机制,进行了0. 01 t/d连续试验的验证,并深入解析了液化初级油品的结构组成特征。结果表明,新疆东疆褐煤液化活性组分高达90%,具有高挥发分和高H/C原子比的煤质特征,在反应温度430℃,反应压力15 MPa和60 min的缓和反应条件下,煤的转化率高达94%,油产率57%,依然呈现出与传统反应条件(反应温度450℃,反应压力17 MPa,反应时间60min)相当的反应性能和液化效果,是一种适宜直接加氢液化的优质原料,反应条件的缓和使反应器温控更加平稳,有利于降低大型液化设备的能耗。过程调控表明,反应温度升至430℃,有效促进了煤和沥青质向油和气的转化,导致转化率和油产率增加;高氢压有利于氢气在液化体系中的溶解,有利于稳定自由基碎片,增强了沥青质中稠环芳烃加氢向小分子的转化; 30 min新疆东疆褐煤已呈现出良好的液化效果和反应性能,时间延长至90 min,铁系催化剂的活性相Fe7S8在加氢液化反应过程中逐渐转变为Fe9S10,甚至是FeS等非活性态,催化能力明显降低,引发了沥青质的缩聚反应,导致沥青质产率升高,转化率和油产率下降。0. 01 t/d新疆东疆褐煤连续试验获得的直接加氢液化初级油保留了煤的一些结构组成特征,具有高密度、高芳烃、高氮低硫的特点,<220℃馏分油20℃密度为851. 2 kg/m3,220~350℃馏分油20℃密度为953. 5 kg/m-3,2种馏分初级油的主要组成为单环芳烃,均为60%左右,这是由多环芳烃易加氢生成单环芳烃,而单环芳烃加氢或开环反应较为困难所致。<220℃馏分油氮含量为2 500×10-6,220~350℃馏分油氮含量为4 800×10-6,均比各自的硫含量高一个数量级。

【基金】 国家重点研发计划资助项目(2016YFB0600303)
【所属期刊栏目】 研究论文 (2019年04期)
  • 【DOI】10.13226/j.issn.1006-6772.19050501
  • 【分类号】TQ529.1
  • 【下载频次】23
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