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神东煤显微组分及加氢液化性能研究

陈洪博  
【摘要】:神东煤田是我国重点开发的大型煤田之一,储量丰富,煤质优良。我国已确定在神东矿区建立“煤炭直接液化示范厂”,但神东煤的显著特点之一就是惰质组含量高且波动大,这将对液化用煤的选择、煤的液化性能、液化工艺及操作条件产生较大影响。因此,本文选取“神东煤显微组分及加氢液化性能研究”作为研究课题。 本文以刻槽样品为主要研究对象,另外还有“纯显微组分”和手选样品。对这些样品进行了系统的煤岩分析、煤质分析、结构分析,特别是对刻槽样品进行了全煤岩组分油浸最大反射率分布测试。采样工作和分析测试工作为得出科学合理的试验结论打下了坚实的基础。 高压釜液化试验是本次试验研究的主要手段。通过高压釜条件试验,得出了神东煤的最佳液化反应温度:惰质组含量在70%,最佳液化反应温度为470℃;惰质组含量在60%~70%,最佳反应温度为465℃;惰质组含量在52%~60%,最佳反应温度为460℃;惰质组含量在45%~52%,最佳反应温度为455℃;惰质组含量小于45%,最佳反应温度为450℃,以此为依据对试验样品进行了液化试验。试验结果表明:只要选择合适的液化条件,特别是在适宜的温度条件下,惰质组含量高的煤也是可以液化的,并且可以得到较高的油收率,只是当惰质组含量在70%以上时,油收率相对较低。根据显微组分反射率可将其划分为液化反应“活性组分”、“过渡组分”、“次过渡组分”、“惰性组分”。液化反应“活性组分”、“过渡组分”最大反射率上限值每升高0.05%,对应的液化反应温度升高5℃。以此为依据作出了“不同液化反应温度下显微组分液化反应活性反射率分布梯形图”。在450℃反应温度下,“过渡组分”反射率范围为0.90%~1.15%。惰质组中的半丝质体具有较好的液化性能,半丝质体基本在“过渡组分”范围内。惰质组含量在50%以下的煤在液化过程中,各显微组分显示出明显的协同作用,显微组分结合特征—显微煤岩类型在液化过程中起较大作用。 对0.1t/d小试液化装置的液化残渣进行了系统的岩石学研究,并通过残渣岩石学方法评价了显微组分的液化性能。液化残渣显微组分与原料煤相比,发生了明显的变化,原料煤中的壳质组和镜质组完全消失,并出现了中间相小球体和半焦等新生组分,同时还残留有未反应的惰质组和矿物质以及加入的催化剂,残留惰质组的形态结构同煤中的惰质组相比发生了较大变化。对液化残渣进行了初步的显微组分分类研究。通过液化残渣岩石学可知煤中的部分惰质组在液化过程中确实是惰性的,但并不是所有


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