神東煤直接液化殘?jiān)c煤共熱解相互作用研究.pdf

1、熱解是煤的液化、氣化、燃燒等熱轉(zhuǎn)化過(guò)程的初始階段和重要步驟，也是低階煤資源分級(jí)煉制清潔高效利用的有效途徑之一。低階煤揮發(fā)分含量高、熱轉(zhuǎn)化溫度低，是低溫?zé)峤馓豳|(zhì)的最佳原料。液化殘?jiān)敲褐苯右夯^(guò)程的副產(chǎn)物，約占原料煤質(zhì)量的30％且含有較多的液化重質(zhì)油組分。由于殘?jiān)辰Y(jié)性、膨脹性強(qiáng)，單獨(dú)熱解容易造成出焦困難及熱解爐阻塞。將低階煤與液化殘?jiān)矡峤庖云诮鉀Q傳統(tǒng)煤熱解工藝焦油收率低、品質(zhì)差的問(wèn)題，同時(shí)可以提高整個(gè)液化工藝的經(jīng)濟(jì)性。
　　本文

2、首先在自行搭建的單段式固定床反應(yīng)器上進(jìn)行了神東煤（SD）與其直接液化殘?jiān)―LR）的共熱解實(shí)驗(yàn)，對(duì)熱解產(chǎn)物及碳/氫/氧元素分布進(jìn)行了考察，并結(jié)合焦油的熱重模擬蒸餾、氣質(zhì)聯(lián)用（GC-MS）、核磁共振（NMR）等表征對(duì)共熱解過(guò)程發(fā)生的相互作用進(jìn)行了分析。進(jìn)一步進(jìn)行了神東煤與液化殘?jiān)幕旌?分層（上層-U，下層-L）共熱解實(shí)驗(yàn)，以探究共熱解過(guò)程中的供/受氫情況。為了考察相互作用的來(lái)源，將液化殘?jiān)譃樗臍溥秽扇芪铮═HFS）和四氫呋喃不溶物（

3、THFIS）兩部分，進(jìn)行了共熱解實(shí)驗(yàn)。最后，利用熱重分析儀對(duì)熱解半焦的氣化反應(yīng)性進(jìn)行了考察，并結(jié)合半焦物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)反應(yīng)性差異的原因進(jìn)行了解釋。得到了以下結(jié)果和結(jié)論：
　　(1)神東煤與液化殘?jiān)矡峤膺^(guò)程存在著相互作用，與理論值相比，共熱解液體產(chǎn)物（焦油、熱解水）產(chǎn)率有所增加，半焦、氣體產(chǎn)率降低。共熱解改變了元素分布，共熱解焦油中碳/氫/氧元素含量較理論值增加，更多的氫和氧遷移至焦油和水中。
　　(2)神東煤熱解焦油主要由沸

4、點(diǎn)<400 ℃的組分構(gòu)成，而液化殘?jiān)褂徒M分多為高于400 ℃的稠環(huán)芳香類(lèi)物質(zhì)。共熱解焦油產(chǎn)率增加主要是沸點(diǎn)高于300 ℃的多環(huán)芳香物質(zhì)的貢獻(xiàn)，焦油中稠環(huán)芳香氫所占比例有所增加。
　　(3)共熱解焦油正己烷可溶物中有氫化芳香結(jié)構(gòu)如2-甲基-9H芴的生成，酚類(lèi)物質(zhì)總量較理論值略有增加。同時(shí)，液化殘?jiān)奶砑右种屏藦?fù)雜酚類(lèi)化合物向簡(jiǎn)單酚類(lèi)化合物的轉(zhuǎn)化。
　　(4)神東煤與液化殘?jiān)圆煌胖梅绞焦矡峤鈺r(shí)相互作用程度大小依次為：SD(

5、L)+DLR(U)> SD(U)+DLR(U)> SD(U)+DLR(L)。相同條件下，THFS較神東煤對(duì)氫的利用能力更強(qiáng)。共熱解過(guò)程中神東煤與液化殘?jiān)?THFS發(fā)生相互作用，使得部分 THFS單獨(dú)熱解會(huì)縮聚成半焦的碎片被神東煤裂解生成的自由基穩(wěn)定轉(zhuǎn)化為焦油，進(jìn)而導(dǎo)致了相互作用的發(fā)生。
　　(5)熱解半焦的CO2氣化反應(yīng)性為神東焦>共熱解焦>液化殘?jiān)?。隨著DLR添加量的增大，共熱解半焦的CO2氣化反應(yīng)性逐漸降低。共熱解半焦石墨化