《煤高效液化關鍵技術的化學工程基礎》是依託中國礦業大學，由魏賢勇擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：煤高效液化關鍵技術的化學工程基礎
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：魏賢勇
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
煤直接液化是直接獲取有機液體產物的煤轉化工藝。現有的煤直接液化工藝存在投資和運行成本高、工藝過程複雜、操作條件苛刻、煤中有機質無法充分利用、催化劑難以循環使用和產品用途單一等問題。本項目重點研究超臨界條件下不同變質程度的煙煤和褐煤在苯與甲醇混合溶劑中的熱溶、熱溶物在固體超強酸催化下的加氫裂解、裂解產物在超細金屬催化下的加氫和熱不溶物在次氯酸鈉水溶液中的氧化解聚，旨在解決上述問題，為開發煤的高效液化工藝提供科學依據和技術支撐。本項目涉及的關鍵技術是熱態微濾分離、高活性催化劑的製備、反應條件控制和過程最佳化。擬系統考察苯與甲醇對煤熱溶的協同作用，在低能耗的條件下從煤中獲取較多的熱溶物；分別製備對加氫裂解和加氫具有高活性且能夠反覆使用的催化劑，在較低氫壓和溫度下有效地使熱溶物加氫裂解和使裂解產物加氫，獲取縮合芳香族化合物和液體燃料；以熱不溶物為原料，通過氧化解聚和後續的分離獲得含氧有機化合物純品。
結題摘要
按計畫完成了全部的研究內容，取得以下主要成果：1. 發現在以烷醇作為溶劑的煤的熱溶過程中烷醇中的烷氧基可以進攻煤中含氧的橋連結構中與氧相鄰的碳原子，導致橋鍵的斷裂，親核性越強的烷醇裂解橋鍵的效果越好；以蒽作為受氫體的熱溶過程伴隨著由煤中有機質向蒽氫轉移反應。2. 褐煤中的含酚物種可能以很強的非共價鍵（包括氫鍵和pai-pai作用力）與其它成分作用或者其前驅體是與大分子基團通過較弱的共價鍵結合的苯氧基，通過熱溶解聚離解這些非共價鍵並破壞某些連線苯氧基的橋鍵從而析出酚類化合物。3. 對煤的熱溶所得殘渣進行氧化解聚和對氧化解聚所得可溶物進行分析的結果表明，殘渣中富含高度縮合的芳香族成分，這些成分是難於熱溶和加氫液化的成分，但可以通過氧化解聚獲取苯多酸、聯苯多酸和連四苯多酸。4. 在微波輻射下浸漬五氯化銻和三氟甲基磺酸三甲基矽酯兩種活性組分於活性炭中製備了新型的固體酸催化劑。與僅浸漬單種活性組分相比，浸漬兩種活性組分所得催化劑對煤相關模型化合物二（1-萘）甲烷加氫裂解的催化活性明顯提高，且對催化二（1-萘）甲烷中C-C鍵的斷裂具有高度的選擇性。該催化劑催化靈武萃余煤加氫裂解析出以二苯甲烷為主的芳烴和酚類化合物。採用溶膠-凝膠、分子模板劑和微波輻射浸漬的方法負載高活性的超強鹼到包覆磁芯的載體介孔中，製備了可回收的高活性的磁性負載型超強鹼（MSSB），該催化劑對於含氧橋鍵的加氫裂解具有很高的活性，在300 oC下可以有效催化1-甲氧基萘加氫裂解/加氫主要生成四氫萘，在200 oC下可以催化苯基苄基醚完全轉化為苯和甲苯。5. 通過分別在載體ZSM-5、gama-氧化鋁和活性碳上熱解羰基鎳製備了3種負載型的鎳催化劑。縮合芳烴催化加氫的結果表明，Ni/ZSM-5的催化活性最高。在較溫和的條件下，Ni/ZSM-5可以使均四甲苯、甲醇制汽油所得重質副產物和低溫焦油中的烴類成分完全加氫，使高溫煤焦油中的輕質組分深度加氫。9,10-二苯蒽催化加氫的結果表明，Ni/ZSM-5高度選擇性地催化雙原子氫轉移。用氨蒸氣與處理法製備的Ni/SBA-5對於萘的催化加氫具有較高的活性。6. 通過柱層析從煤的熱溶物和氧化解聚所得可溶物中分離出一系列有機化合物純品。在SCI源的國際學術期刊上發表60篇論文，獲得授權7件國家發明專利和2件實用新型專利。有關成果獲得教育部自然科學一等獎和第二屆淮海科學技術一等獎。
