《低階煙煤分子結構與高溫快速液化的研究》是依託太原理工大學，由申峻擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：低階煙煤分子結構與高溫快速液化的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：申峻
- 依託單位：太原理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
中國煤儲量中低變質煙煤比例最高，這也是適合直接液化的煤種，詳細研究其物理和化學結構及其對煤高溫快速液化的影響是本課題的主要目的。研究內容包括選取3-4種典型低階煙煤，力求排除岩相組成及礦物質影響，擬採用不同極性的混合溶劑萃取分析煤中低分子化合物含量，用高分子物理中的溶解度參數（內聚能密度）估計煤中分子間作用力，用測定高分子稀溶液沸點升高或黏度的方法來研究煤的分子量，分析不同煤種的物理和化學結構模型，採用化學分析和熱解傅立葉變換紅外分析煤中氧元素的含量及存在形態，用微型高壓釜研究不同煤種高溫快速液化的過程，將所得煤結構與其液化產物分布和組成情況進行關聯，力爭對煤中的碳和氧元素進行液化前後的平衡計算，著重研究煤中氧元素的不同存在形態對煤液化過程及產物組成的影響，本課題的研究將為豐富煤科學與技術理論及其煤液化工業化套用提供理論基礎。
結題摘要
1 研究了低階煙煤溶脹過程。考察了不同煤種、不同溶劑、不同劑煤比、不同時間、不同溫度溶劑的鹼性、溶劑的溶解度參數、金屬無機鹽、預處理、氧化等等因素對煤樣溶脹度的影響；建立了實驗條件下的溶脹動力學方程，所研究三種煤樣都屬於一級動力學方程。在兩種溶劑中的表觀活化能都小於10kJ/mol。三種煤樣在兩種溶劑中的n值都在0.2-0.4之間。採用稀溶液粘度法對煤中小分子化合物的分子量進行了測定，發現這兩種低階煙煤小分子化合物的粘均分子量大約3-5萬左右，粘均分子量的大小與煤種、溶劑有關。 2採用化學方法對洗選後的煤樣進行了含氧官能團的測定，得出這三種低階煙煤中含氧官能團主要包括：羧基、羥基、羰基、醚基和甲氧基。其中，酚羥基和醚基含量較大，羧基和羰基含量較少，而甲氧基幾乎消失。研究了氧元素在液化過程中的遷移規律，煤液化後，煤中的雜原子除一部分仍然滯留在液化殘渣中，40%左右的氧轉化為水，而45%左右的氮、80%左右的硫轉移到氣體產物中，而且酚類、醌類中的氧大部分轉化為水。 3研究了甲烷氣氛下煤的液化反應性，煤直接液化反應條件下甲烷的反應活性雖不如氫氣，但轉化率還是明顯高於氮氣下的，所以甲烷氣氛在煤直接液化反應中即使是在無催化劑的情況下也是具有一定活性的。以Fe(NO3)3•9H2O、Co(NO3)2•6H2O 、Ni（NO3）2•6H2O、鉬酸銨、RuCl3.xH2O為金屬前驅體，兩種微孔分子篩SAPO-11、SAPO-34和兩種介孔分子篩MCM-41、SBA-15為載體，採用等體積浸漬法製備負載金屬催化劑。結果催化劑Ni/SAPO-34對甲烷氣氛下煤的液化反應催化效果明顯，反應總轉化率為57.6%，超過相同條件下純氫氣氣氛時煤的轉化率（54.6%），並且該催化劑比本文中其他製備的催化劑催化效果都要好。最佳鎳擔載量為7wt%，最佳添加量為2wt%。通過XRD、氮物理吸附、NH3-TPD、H2-TPR等對3%Ni/SAPO-11、3%Ni/SAPO-34、3%Ni/MCM-41、3%Ni/SBA-15催化劑進行了表征分析，表明催化劑較大的比表面積、適宜的孔容積及孔徑分布、金屬與載體之間較弱的作用、弱酸性及適宜的酸量有利於甲烷氣氛下煤的液化。
