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《华东理工大学》 2011年
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煤直接液化残渣性质及应用的探索性研究

范芸珠  
【摘要】:随着神华煤直接液化工艺的顺利运行,残渣能否被高效利用,成为制约煤直接液化工艺经济效益的一个重要因素。残渣是在煤直接液化过程中,经减压蒸馏得到液化油后剩余的组分,占到原料煤的30%左右。目前对残渣的认识尚浅,还不足以实现高效利用。在此背景下,本文探讨了残渣的热分析性质、对道路沥青的改性性能以及脱灰性质。 本文利用热重仪对残渣进行了工业分析,残渣不含水,挥发分和灰分含量较高,其通用着火指标Fz=7.1,燃烧特性与甘肃天祝煤相近,极易着火且燃烧稳定。并利用热重仪研究了升温速率对残渣热解和燃烧性质的影响。在残渣热解和燃烧过程中,都存在一个临界升温速率点(介于40℃·min-1~50℃·min-1之间)。残渣热解过程中,加热到1200℃时,在低于临界升温速率条件下,总失重率在50%左右;高于临界升温速率条件下,残渣中的有机组分能全部析出,总失重率高于90%。残渣燃烧的失重率与升温速率关系不大,接近90%;但是在低于临界升温速率时,残渣的燃烧放热更为集中。 本文探讨了残渣对基质道路沥青的选择性,考察了调合温度、高速剪切、残渣掺入量等操作条件对沥青改性的影响。控制调合温度在沥青的老化温度之下,利用高芳烃油溶解残渣、选用软组分含量高的基质沥青以及高速剪切,能够提高残渣对基质沥青的改性效果。 脱灰是残渣高效利用的前提。在残渣的脱灰性质研究中,首先考察了抽提率、抽提可溶物的组成与溶解度参数的关系,得出残渣各组分溶解度参数δ/(cal·cm-3)1/2的大致范围,重质油δ9,沥青烯δ=9-10,前沥青烯δ10,半焦以及未转化的煤其δ11,为分离各组分提供了一个有力的参考标准。并探讨了溶剂结构、组成及性质对残渣抽提效果的影响。烃类溶剂的抽提率较低,但能保护残渣原有的结构;含氮、氧杂原子的溶剂对残渣的抽提率较高,但会使抽提可溶物中的轻组分向重组分转化;二者的混合溶剂能够融合不同溶剂的优势,产生协同作用,既有较高的收率,又能维持残渣原有的结构。二甲苯和乙二胺混合后对残渣的抽提率能达到70%以上,灰分含量降至0.7%以下,硫含量降至0.1%以下,抽提可溶物的元素分析与北美岩沥青相近。
【学位授予单位】:华东理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ529.1

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