高分散铁系催化剂应用于煤油共处理的研究

论文摘要

本论文主要研究高分散铁系催化剂在煤油共处理体系中的应用。为了考察催化剂对煤油共处理反应体系的影响,实验选用两种催化剂前体,采用催化剂预分散在原料油中以及预担载在原料煤上两种催化剂制备方法,制备出负载和分散型催化剂。并选择在内蒙褐煤+THN、神华烟煤+THN以及内蒙褐煤+Du-84油三种共处理体系中,结合对催化剂和液化产物进行的分析表征,探讨出煤种、溶剂、催化剂与产物组成变化之间的内在联系。研究表明,褐煤的液化效果优于烟煤,而且褐煤在催化剂作用下液化更彻底;供氢溶剂THN比共处理配油Du-84油能更好的促进煤液化;催化剂两种制备方法相比,负载型催化剂优于分散型催化剂的催化效果,两种铁盐前体相比,Fe2+明显优于Fe3+的催化效果。进一步通过对XRD和SEM-EDX分析可知,预担载在原料煤上的负载型催化剂是以非晶态、高分散的状态存在于载体煤表面,催化剂的物相组成主要是FeOOH。研究中发现铁原子可能和硫原子结合生成铁硫化合物,这类催化剂可能是FeOOH和铁硫化合物的混合物,而在经过液化反应后,液化残渣中主要以铁的硫化物形式存在。最后,在内蒙褐煤和Du-84油共处理体系中,系统考察了负载型催化剂与分散型催化剂在不同条件下的催化效果,以及催化剂对产物组成和性质的影响,从而揭示负载型催化剂和分散型催化剂在反应体系中的催化作用规律。此外,本论文通过对负载和分散两种催化剂制备方法进行改进,制备出部分负载型和醇溶性分散型催化剂,考察了其与反应体系的适应性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述及选题
• 1.1 前言
• 1.2 煤直接液化
• 1.2.1 煤直接液化的实质
• 1.2.2 煤直接液化的反应机理
• 1.2.3 煤直接液化的影响因素
• 1.3 煤油共处理
• 1.3.1 煤油共处理技术的应用前景
• 1.3.2 煤油共处理过程中的反应机理
• 1.3.3 渣油与煤混合原料的匹配性
• 1.3.4 煤油共处理的影响因素
• 1.3.5 典型煤油共处理过程工艺
• 1.4 煤直接液化催化剂
• 1.4.1 催化剂在煤加氢液化中的作用
• 1.4.2 影响催化剂活性的因素
• 1.4.3 煤直接液化催化剂种类
• 1.4.4 煤直接液化高分散型催化剂的制备
• 1.4.5 煤直接液化催化剂的表征
• 1.5 选题及研究内容
• 第二章 实验及主要测试方法
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验设备及试剂
• 2.2.1 实验设备
• 2.2.2 实验试剂
• 2.3 主要实验方法
• 2.3.1 催化剂的制备
• 2.3.2 催化剂的硫化
• 2.3.3 共处理评价实验
• 2.3.4 产物分离
• 2.3.5 产物分析
• 2.3.6 液化转化率的计算
• 2.3.7 X 射线衍射（XRD）分析
• 2.3.8 扫描电镜及X 射线能谱（SEM-EDX）分析
• 第三章 催化剂制备条件的评价
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 实验内容
• 3.3 催化剂在不同制备条件下催化效果评价
• 3.3.1 煤种对反应体系催化效果的影响
• 3.3.2 溶剂对反应体系催化效果的影响
• 3.3.3 催化剂对反应体系催化效果的影响
• 3.4 液化残渣表征结果
• 3.4.1 煤种对液化残渣性质的影响
• 3.4.2 溶剂对液化残渣性质的影响
• 3.4.3 催化剂对液化残渣性质的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 催化剂的表征
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 实验内容
• 4.3 XRD 表征结果
• 4.3.1 褐煤负载型催化剂的表征
• 4.3.2 烟煤负载型催化剂的表征
• 4.3.3 催化剂担载量对催化剂物相组成的影响
• 4.3.4 液化残渣的表征
• 4.4 SEM-EDX 表征结果
• 4.4.1 负载型催化剂的表征
• 4.4.2 液化残渣的表征
• 4.5 FeOOH 在煤表面的生成机理
• 4.5.1 催化剂在煤表面的生成机理
• 4.5.2 助剂促进催化效果的机理
• 4.6 本章小结
• 第五章 内蒙褐煤与Du-84 重油共处理体系下催化效果评价
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验方法
• 5.2.2 产物分离、分析与转化率的计算
• 5.3 催化剂对煤油共处理体系催化加氢效果的影响
• 5.3.1 无催化剂时煤油共处理液化效果
• 5.3.2 催化剂制备方法对催化加氢效果的影响
• 5.3.3 催化剂前体对催化加氢效果的影响
• 5.3.4 催化剂浓度对催化加氢效果的影响
• 5.3.5 催化剂加入方法对催化加氢效果的影响
• 5.3.6 煤油比对催化加氢效果的影响
• 5.4 催化剂对减压尾油性质的影响
• 5.4.1 催化剂前体对减压尾油四组分性质的影响
• 5.4.2 催化剂制备方法对减压尾油四组分性质的影响
• 5.4.3 催化剂加入方法对减压尾油四组分性质的影响
• 5.5 本章小结
• 第六章 改进催化剂制备条件的初步研究
• 6.1 引言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 实验方法
• 6.2.2 产物分离与转化率的计算
• 6.3 部分负载型催化剂的初步研究
• 6.3.1 部分负载型催化剂对煤催化液化效果的影响
• 6.3.2 部分负载型催化剂对内蒙褐煤与Du-84 重油共处理体系催化效果的影响
• 6.4 醇溶性分散型催化剂的初步研究
• 6.5 助剂对煤催化液化效果的影响
• 6.5.1 催化剂与助剂的匹配关系
• 2 对煤催化液化的初步研究'>6.5.2 I₂对煤催化液化的初步研究
• 6.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间的研究成果
• 致谢