基于超強堿的東明褐煤催化轉化及產物表征.pdf

1、褐煤中的氧含量高，且主要以碳氧橋鍵的形式存在，選擇性斷裂褐煤結構中的碳氧橋鍵，可以有效脫除含氧官能團，對于褐煤加氫轉化具有重要意義。但是，褐煤結構中的芳基碳氧橋鍵具有較強的鍵能和化學穩(wěn)定性，斷裂芳基碳氧鍵是非常困難的，需要很高的溫度。而高溫導致了加氫轉化選擇性降低、副產物增加，同時也增加了能耗和設備要求，進而提高了生產成本。制備高效和高選擇性的催化劑可以有效解決此類問題。
　　本課題制備了一種負載型超強堿催化劑(SSB)：以異丙醇

2、鋁溶解在甲苯中，將其加入水和異丙醇的混合溶液體系中，水解生成?相納米氧化鋁；然后負載活性組分硅化鎂，制備出負載型超強堿催化劑。運用掃描電子顯微鏡(SEM)、能量分散譜(EDS)、X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、比表面積孔徑分析(BET)和CO2程序升溫脫附(CO2-TPD)等儀器對催化劑進行表征，結果表明制備的催化劑比表面積較大，堿強度較高，活性組分分散較好。以二芐醚(BE)和1-甲氧基

3、萘(1-MON)兩種含氧模型化合物（MC）作為反應探針，考查不同反應溫度、反應時間、初始氫氣壓力(IHP)、催化劑用量和不同溶劑對催化加氫裂解反應的影響，結果表明反應溫度、反應時間和催化劑用量對反應的影響較為明顯，IHP和供氫溶劑對反應的影響相對較小。
　　以東明褐煤(DM)作為實驗煤樣，加入超強堿催化劑，于300 oC，3 MPa初始氫壓在高壓釜內進行催化加氫轉化反應。使用氣質聯(lián)用儀(GC/MS)檢測反應產物中的化合物種類和相對

4、含量，將檢測到的化合物進行族組分分析；同時使用配備電噴霧(ESI)和大氣壓化學電離源(APCI)的飛行時間質譜(TOF-MS)分析產物信息。采用相同反應條件但無催化劑存在的加氫轉化反應作為對比實驗，研究催化劑對褐煤加氫轉化反應的影響。DM催化加氫轉化反應所得混合物的GC/MS可檢測組分以烷烴、芳烴和酚類為主，還包括少量的含氮和硫的化合物。在催化劑作用下，DM加氫轉化反應產物收率明顯高于無催化劑存在時的反應收率，并且DM加氫轉化產物中芳烴

5、和酚類含量都明顯高于無催化劑時產物中相應種類含量，這說明催化劑對煤大分子結構中碳氧橋鍵的斷裂有顯著的促進作用，尤其有利于褐煤中芳烴和酚類的釋放。
　　常溫下，依次用石油醚、環(huán)己烷、二硫化碳、乙酸乙酯、丙酮、甲醇和丙酮/二硫化碳等體積混合溶液對DM進行分級萃?。豢梢詫γ褐械挠袡C質進行有效溶出和富集，并結合GC/MS和TOF-MS對DM萃取物進行分析。通過石油醚和環(huán)己烷的萃取將煤的網狀結構中嵌布的直鏈烷烴溶出，二硫化碳對褐煤中烷烴和芳

6、烴的萃取效果較好，乙酸乙酯對褐煤中酯類的萃取效果較好，丙酮/二硫化碳混合溶劑能夠溶出一些極性較大的含雜原子化合物。
　　利用多種含氧的煤相關模型化合物進行催化加氫裂解反應推測反應機理。結果表明，1-MON、BE和苯基芐基醚(BPE)均發(fā)生了加氫裂解反應，C-O橋鍵裂解生成相應的產物，說明催化劑能夠高選擇性地斷裂C-O橋鍵。催化劑的超強堿性可以使氫氣異裂生成自由移動的H-以及吸附在催化劑表面的不可自由移動H+，H-能夠選擇性的轉移到