煤與聚丙烯在超臨界水中的共液化研究.pdf

1、本文利用熔融石英毛細(xì)管反應(yīng)器(FSCR)結(jié)合偏光顯微鏡觀察煤與PP在超臨界水中共液化反應(yīng)過程的相態(tài)變化,并為下一步實(shí)驗(yàn)條件的選擇提供依據(jù);同時(shí),利用不銹鋼高壓反應(yīng)釜研究了兗州煤與聚丙烯(PP)在超臨界水體系中的共液化和催化共液化行為,考察不同反應(yīng)條件對(duì)共液化轉(zhuǎn)化率和油氣產(chǎn)率的影響。氣相產(chǎn)物和水相產(chǎn)物收集后分別用傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)和高效液相色譜(HPLC)定性分析,液化殘?jiān)脽嶂睾虵T-IR分析,并初步探討煤與PP共液化的反

2、應(yīng)機(jī)理。
　　 在FSCR中研究煤與PP在超臨界水中共液化的相態(tài)行為,結(jié)果表明:煤與PP的相態(tài)行為在共液化過程中相互影響,當(dāng)溫度從134.4至203.6℃時(shí),PP收縮熔融形成團(tuán)塊,同時(shí),煤中開始有氣泡生成。當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到380℃時(shí),觀察到煤與PP共液化過程有明顯的黃色油狀物生成,反應(yīng)結(jié)束后當(dāng)溫度降低形成不溶于水的不透明小液滴且黃色褪去,但在煤?jiǎn)为?dú)液化和PP單獨(dú)液化過程中沒有觀察到這個(gè)現(xiàn)象,說明PP的添加能促進(jìn)煤的液化且煤與PP有

3、協(xié)同作用,同時(shí),此實(shí)驗(yàn)為下一步實(shí)驗(yàn)條件的選擇提供依據(jù)。
　　 在間歇式不銹鋼高壓反應(yīng)釜中煤與PP共液化水相產(chǎn)物和氣相產(chǎn)物分別用HPLC和FT-IR定性分析,水相產(chǎn)物主要為:對(duì)苯二酚、間苯二酚、苯酚、對(duì)甲酚和鄰甲酚;氣相產(chǎn)物主要為:CO2、CH4和C2H6。共液化殘?jiān)肍T-IR分析可知:隨著反應(yīng)溫度的升高,液化殘?jiān)蠧-0,芳烴中的C=C吸收峰均逐漸減弱,當(dāng)共液化反應(yīng)添加催化劑(Mn(Ac)2和Fe-S)時(shí),液化殘?jiān)腇T-I

4、R譜圖中對(duì)應(yīng)的C-O,C=C處的吸收峰更弱,說明催化劑的添加更有利于共液化反應(yīng)。共液化殘?jiān)c原煤分別進(jìn)行熱重分析,結(jié)果表明,液化殘?jiān)е亓棵黠@小于原煤失重量。
　　 利用間歇式高壓反應(yīng)釜研究PP投加量(0～50％)、水/物料比(20:1、30:1)、反應(yīng)溫度(360～430℃)、反應(yīng)時(shí)間(30～120min)等因素對(duì)煤與PP在超臨界水中共液化的影響,結(jié)果表明:隨著PP投加量的增加,煤與PP共液化轉(zhuǎn)化率和油氣產(chǎn)率逐漸增大;水/物料

5、比為20:1時(shí)較利于液化反應(yīng)的進(jìn)行;同時(shí),共液化轉(zhuǎn)化率和油氣產(chǎn)率隨著反應(yīng)溫度的升高和反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增大。綜合考慮各因素,確定煤與PP共液化的最佳條件為:PP投加量50%,水/物料比20:1,反應(yīng)溫度420℃,反應(yīng)時(shí)間120min,獲得最大轉(zhuǎn)化率70.92%,最大油氣產(chǎn)率69.11%。
　　 在相同實(shí)驗(yàn)條件下研究催化劑(Mn(Ac)2和Fe-S)對(duì)煤與PP共液化轉(zhuǎn)化率和油氣產(chǎn)率的影響,研究結(jié)果表明:催化劑的添加不僅能提高共液化