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神东高惰质组煤直接液化反应动力学初步研究

夏伟平  
【摘要】:本文以提高神东高惰质组煤SHG(惰质组含量为55%)直接液化总转化率和油收率为目的,使用神华示范厂实际应用溶剂,基于微型振荡式反应釜考察了不同惰质组含量煤样(SHV、SHB、SHG、SHI)快速升温降温直接液化试验的主要影响因素,通过建立煤直接液化动力学模型,分析神东高惰质组煤直接液化机理。 考察了液化反应温度、反应时间、不同惰质组含量对煤直接液化的影响,结果表明:惰质组含量是影响煤直接液化油气收率和总转化率的主要因素。相同的反应条件下,惰质组含量越高总转化率越低,但反应温度在445℃以上或反应时间达30min以上时,SHG煤的油气产率比SHB煤还高。惰质组含量约66%SHI煤直接液化转化率在450℃时可以到达70%,油气产率约为40%。表明惰质组虽不易液化,但其中直接加氢生成小分子油气的成分较多,在煤直接液化中的作用不可忽视。 通过对神东高惰质组煤SHG直接液化反应动力学模型进行分析研究,认为双组分动力学模型对于惰质组含量不同的SHG煤和SHV煤直接液化结果都有很好的拟合效果。得到神东高惰质组煤直接生成油气的表观活化能为163.31 kJ/mol,煤到沥青质的表观活化能为126.36 kJ/mol,远远高于镜质组含量较高的SHV煤,其煤直接到油气的表观活化能为84.40 kJ/mol,而煤到沥青质的表观活化能为98.46 kJ/mol。但是比较不同温度下煤直接液化过程中各反应的速率系数发现,SHG煤直接加氢生成油气的反应速率系数较大与煤到中间产物沥青质反应速率系数相当,煤的直接加氢生成油气SHG煤直接液化过程中的重要反应。 提高反应温度和延长反应时间是提高神东高惰质组煤直接液化转化率和油气产率的重要途径,可以通过改善催化剂性能和提高供氢溶剂质量来催进煤直接液化过程中加氢反应的进行以使SHG煤直接液化得到更高的油产率。


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