神府煤的液化性能及其重质产物结构表征.pdf

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1、第3期(总第166期)煤化工No．3(TotalNo．166)2013年6月CoalChemicalIndustryJun．2013神府煤的液化性能及其重质产物结构表征康士刚，水恒福，王知彩，雷智平，任世彪(安徽工业大学安徽省教育厅煤的洁净转化与综合利用重点实验室，安徽马鞍山243002)摘要利用管式高压反应釜，以四氢萘为溶剂、FeS和s为催化剂，对神府煤进行了加氢液化研究，考察了催化剂、反应温度和反应气氛等因素对煤液化性能和产物组成分布的影响，同时对液化产物进行了红外光谱、元素分析以及酸性含氧官能团等结构表征。结果表明，FeS+S

2、催化神府煤液化的最高四氢呋喃(THF)抽提率和油+气收率分别为69．5％和35．9％；未加催化剂时，神府煤液化THF抽提率和油+气收率都是最低的。关键词煤，加氢液化，THF抽提率，结构表征文章编号：1005—9598(2013)一03—0047—04中图分类号：TQ529．1文献标识码：A催化剂是煤直接液化技术的核心之一，目前煤直表1；煤样经研磨、筛分至200目，密封后低温冷藏备接液化过程中，没能很好地解决催化剂的回收问题，用。使用前经8O℃真空干燥24h。故经常使用廉价、低活性的铁基催化剂。铁基催化剂，表1神府煤样的工业分析与元素

3、分析如含氧化铁的矿物、铁盐及煤中硫铁矿等，使用时要求系统中有硫，否则活性不高，铁系催化剂用于煤的I工业分析／％元素分析(daf)／％¨√=-_■=-■—百_——糊相加氢，反应后不回收。S．Yokoyama等]通过对铁I9．345．5238．2484．095．651．440．559．070．7371的硫化物在次烟煤和褐煤的液化(四氢萘为溶剂、10注：0元素为差减法得到的数据。MPaH。)研究发现，铁的硫化物的活性取决于煤的种类且随着S／Fe原子比的增加而增加。K．Hirano等z考主要实验试剂为：正己烷(Hexane)、甲苯察了催化剂

4、一FeOOH对Wandoan煤的催化能力，结果(Toluene)和四氢呋喃(THF)，均为分析纯，厂家为国显示其活性高于其他铁基硫化物。郭士力蘅等∞采用原药集团化学试剂有限公司。位担载法将硫化铁催化剂担载于先锋、依兰和汾西31．2实验步骤种煤，研究结果表明，交换FeC1。和Nas两种前驱体1．2．1煤直接液化及其产物的分级试剂的顺序，对不同煤种的液化效果产生不同程度的煤直接液化：准确称取20g的煤样和lg的催化影响。剂(FeS或FeS+S，其中FeS／S物质的量比为1：1)，混本文所用原料为低阶煤神府次烟煤，属于优质液合后装入250

5、mL高压微型反应釜中，再添加40mL的化煤，重点考察了FeS和FeS+S两种催化剂下的神府溶剂四氢萘(THN)。将反应釜以氢气(或氮气)置换3煤液化性能和作用机理，同时对液化重质产物进行了次后，通入氢气(或氮气)至5．0MPa，加热至400℃反红外光谱、元素分析以及酸性含氧官能团等结构表征。应30min后停止加热，自然冷却。待反应釜冷却至室温，依次用四氢呋喃、正己烷和甲苯等溶剂抽提。1实验将反应釜内的液化产物用四氢呋喃清洗过滤，首1．1原料及试剂先用四氢呋喃在索氏抽提器中对滤渣进行抽提。待上原料神府次烟煤(sF)，其元素分析及工业分

6、析见层抽提液无色透明时停止抽提，抽提后四氢呋喃不溶收稿日期：2013—01—28基金项目：国家自然科学基金项目(20936007，51174254，U1261208和21176001)作者简介：康士刚(1979一)，男，安徽利辛，讲师，博士，2001年本科毕业于辽宁科技大学化学工艺专业，现从事煤化学及清洁转化教学与科研工作，E-mail：kangshigang@ahut．edu．cn。48一煤化工2013年第3期物(残渣)经80℃真空干燥24h至恒重，称重得液化表2催化剂对神府煤液化THF抽提率和残渣质量。抽提液以旋转蒸发仪回收四氢

7、呋喃溶剂产物收率的影响(daf)％后，得四氢呋喃可溶物。将四氢呋喃可溶物用正己烷催化剂抽THF提率纂蓁社回流2h后过滤，得到正己烷可溶物(油)和正己烷不无30．98．73．6l8．6溶物(沥青烯和前沥青烯)，滤液以旋转蒸发仪回收溶FeS64．120．216．227．7剂正己烷。正己烷不溶物经80℃真空干燥24h至恒FeS+S68．9l3．819．235．9重，称重得正己烷不溶物质量。然后正己烷不溶物进行甲苯抽提，至抽提溶液为无色。抽提物回收甲苯后，加，这表明FeS+S催化剂不仅利于神府煤的大分子加80℃真空干燥24h，恒重即得正己烷

8、不溶物甲苯可氢裂解，也有利于前沥青烯或沥青烯的裂解，说明这溶物(沥青烯)。抽余物经80℃真空干燥24h，恒重两种催化剂的作用机理不同[543。后得四氢呋喃可溶物甲苯不溶物(前沥青烯)。2．2反应温度对神府煤液化性能的影响定义四氢呋喃可