褐煤亚/超临界水液化转化研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:pwd19881217
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我国褐煤储量丰富,但褐煤水分含量高(大于40%)、挥发份高、热值低(低于2000kcal/kg),开发利用一直是困扰我国的难题。亚/超临界水作为直接液化褐煤的反应介质,在液化过程中起到水解、萃取等作用,能实现褐煤高效转化,并产生高附加值的气体燃料、液化油及含碳量较高的固体残渣。论文系统分析了昭通褐煤亚/超临界水液化工艺条件对液化过程的影响,为优化条件提供基础。在自制反应器中,系统地考察了反应温度、反应停留时间、水煤比、水密度等参数对昭通褐煤直接制油产率的影响。结果表明,时间、温度等对液化产物影响显著。不同条件下的收率分析比较得出:高温(400℃)、短时间(5min左右)能实现褐煤的高效液化,并获得高液化率。因此,与传统技术相比,高温、快速裂解技术是实现褐煤液化的有效手段。由于存在水解反应,对典型液化产品GC-MS、FTIR分析结果发现,产物中存在大量有机物酸。文章进一步利用顶空气相色谱开发了褐煤亚/超临界水液化制得的油中酸的快速检测方法。部分结果研究表明:(1)水密度为0.225g/mL.煤水比为1:9,反应温度为320℃、380℃400℃、450℃时,反应时间从1min增加到40min时,气体转化率随着反应时间的增加而增加,分别为:6.72%-8.40%、9.38%-14.94%、10.72%-15.34%、12.02%-17.32%;液化油最大收率分别为:17.89%、22.36%、27.89%、34.41%;残渣率最低值是在反应温度为320℃、反应时间为1min时的17.46%。(2)当加入煤量为0.100g、反应停留时间为20min时,水密度从0.1125g/mL增加到0.3375g/mL,气体产率有先增大后降低的趋势;在400。C水密度为0.3375g/mL时,液化油产率得到最大值44.91%;(3)当水密度为0.225g/mL.反应时间为20min,煤水比分别为1:19、1:9、2:8时,随着煤水比的增加,气体转化率减小;当温度为450℃、煤水比为1:19,得到最高的液化油效率65.19%(4)液体产物的GC-MSA分析及FTIR分析结果表明产品主要为含有羟基的酚类物质如苯酚、邻二苯酚,烃类物质包括烷烃和烯烃,长链脂肪酸,其余主要为含氮含氧杂环类化合物如肼类、酮类等;反应停留时间、煤水比、水密度相比,温度对气体产物及产量、液化油产率、固体残渣率的影响最为显著。温度的影响主要表现在温度越高,气体产率趋于平衡的时间和液化油产率最高点的时间都会缩短。同时控制温度和反应时间是提高液化油收率的关键。高温、快速裂解反应,将有利于液化油的产生;实验与项目中试结合,其中高温快速裂解手段在中试过程中得到了运用。因此,研究最终为褐煤亚/超临界水液化制提供了基础,并为相关技术的推广提供了基础数据与实验科学依据。
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