红柳林煤温和液化与炭化耦合转化过程研究

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本文对红柳林煤热溶性能及其油煤浆粘温特性进行了研究,并提出了一种煤的温和液化与炭化耦合转化工艺,即将煤的液化与液化产物的炭化分别耦合于两个反应器内,旨在将煤中不同组分定向转化为半焦、液相及气相产物。本文的研究内容和结论如下:  考察温度、溶剂和气氛等工艺条件对红柳林煤热溶性能及油煤浆粘温特性的影响。结果表明,热溶过程中煤的转化率与温度及溶剂的供氢性能有关,即温度越高或溶剂供氢性能越强,转化率及油产率越高,在400℃/THN/γ-FeOOH/H2体系下热溶转化率和油产率最高,分别为75.37%和32.30%。在上述体系下添加15%的水,煤的热溶转化率和油产率分别降低了1.08%和1.26%,氢气耗量明显降低,由0.35%降至0.11%。不同溶剂条件下煤浆的粘温特性较为相似,将各煤浆进行热溶处理后,油煤浆粘度均增加,并且溶剂的供氢性能越强,油煤浆粘度越小。  基于煤温和液化与炭化耦合转化工艺,对其的炭化条件进行研究。结果表明,半焦和有机液相的产率及性质与热解温度、时间和吹扫气速有关。升高热解温度或延长反应时间或增加吹扫气速,有机液相产率增加(13.96~35.37%),半焦产率降低(51.31~79.20%);液相产物中几乎不含固体颗粒,其含水量较低(0.15~1.12%),正己烷可溶物为有机液相的主要成分,含量为83.61~99.50%;部分半焦具有一定粘结性,并且半焦的粘结性与沥青烯含量正相关。  对温和液化与炭化耦合转化的液化条件进行研究。结果表明,炭化过程产物分布及性质与液化温度、压力、催化剂、时间及气氛有关。在液化温度390~450℃范围内,升高温度,有机液相产率先增加后降低,在430℃时到达峰值30.69%;在本试验范围内,提高H2初压,有机液相产率增加(24.92~32.03%),半焦的粘结指数增加(21.3~63.6);在γ-FeOOH催化剂基础上添加Na2CO3虽可显著提高有机液相产率,而半焦的粘结指数显著降低;延长反应时间能提高有机液相产率和半焦的粘结指数,但当时间超过60min并延长至90min时,有机液相产率基本不变,半焦的粘结指数则由62.6显著降至12.1;同样,在H2/CO+H2O体系下可获得较多的有机液相,而半焦则粘结性较低。此外,若半焦的沥青质含量超过22.75%,则具有较强的粘结性。
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