《煤直接液化殘渣中有效組分定向熱轉化與調控機理研究》是依託西北大學，由馬曉迅擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：煤直接液化殘渣中有效組分定向熱轉化與調控機理研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：馬曉迅
- 依託單位：西北大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
煤直接液化殘渣是煤直接液化過程中經固液分離（減壓蒸餾）出液態油後的殘留物，其產率達到30%以上。如何高效的利用液化殘渣是煤炭直接液化技術亟待解決的問題，對液化過程總體集成最佳化、能量/資源高效利用、環境保護等有著重要的現實意義。本研究從分級轉化的觀點出發，擬開展煤直接液化殘渣催化熱解的研究，旨在對殘渣中的有效組分進行科學地裁剪，使之定向轉化為焦油、單環芳烴BTX（苯、甲苯、二甲苯）以及高反應活性的半焦。採用典型模型化合物代表殘渣中的有效組分（提高獲取信息的明晰度），進行催化熱解機理的探索。綜合機理分析與熱解實驗結果，對煤直接液化殘渣的催化熱解過程進行建模，最佳化可控過程參數，揭示煤直接液化殘渣中有效組分定向熱轉化規律與產物調控機理，為實現溫和條件下煤直接液化殘渣的高效、定向轉化提供必要的基礎數據與理論指導。
結題摘要
殘渣是一種高碳、高灰、高硫的物質；對殘渣做了索氏萃取四組分分離，其四組分重油（HS）、瀝青烯（A）、前瀝青烯（PA）及四氫呋喃不溶物（THFIS）含量依次為（5.46±0.96）%、（30.82±2.88）%、（22.72±1.15）%、（41.00±3.89）%，表明殘渣主要由THFIS和A組成。 殘渣在N2、(0.1H2+0.9N2)氣氛中都表現出兩個熱解段，但一定濃度H2存在時對熱解有一定促進作用；在CO2氣氛下，高於840℃時有一明顯下降趨勢。利用熱失重分析技術考察了殘渣四組分的熱解行為，各組分間的相互影響減緩了殘渣熱解產物的逸出。對殘渣做了固定床熱解實驗， 600℃終溫時失重最大，焦油收率最高，高於600℃時焦油收率下降而殘渣焦仍有失重，間接說明高溫段失重主要是產生氣體逸出所致。以13X分子篩作為載體，引入Co、Mo、Ni和W活性金屬，將活性組分共浸漬到載體上，製得一系列不同金屬及負載量改性的催化劑和不同負載量改性的雙金屬催化劑。擔載Fe2S3並未對脫灰殘渣的熱解機理產生影響，Fe2S3 的加入可能只是降低了脫灰殘渣熱解反應的活化能。添加CaCO3後對殘渣的熱解揮發分的逸出有一定促進作用。利用粉-粒流化床熱解實驗裝置研究了熱解溫度、氣體流速等因素對呼倫貝爾褐煤快速熱解產物分布及產物組成性質的影響。結果表明：隨著熱解溫度升高，半焦產率逐漸減小，焦油產率先增大後減小；氣體產率與BTX（苯、甲苯、二甲苯）產率呈單調增加趨勢；隨氣速增大，半焦產率依次增大，焦油產率隨氣速增加呈現先增後減趨勢，其產率在氣速為0.3m/s時最大。其次，考察了摻混比例、熱解溫度對呼倫貝爾褐煤與神華直接煤液化殘渣共熱產物分布及組成性質的影響。結果表明：隨呼倫貝爾褐煤中神華直接煤液化殘渣添加量增加，焦油產率增加，半焦產率降低，HL+10%SHR熱解時焦油產率最大，是呼倫貝爾褐煤單獨熱解時焦油產率1.75倍；在實驗溫度500～750℃範圍內，HL+10%SHR共熱解過程中發現，半焦產率呈現逐漸降低趨勢，且均低於呼倫貝爾褐煤單獨熱解時半焦產率。共熱解焦油產率呈現先增加後減少的趨勢，但均高於同溫度下呼倫貝爾褐煤單獨熱解時焦油產率，且600℃獲得焦油產率最大值。
