煤制油连续性模型系统的实现及其液化实验研究

论文摘要

富煤少油的资源状况决定了我国以煤为主的能源消费结构,但目前煤的利用存在利用率低和污染严重等问题。煤炭直接液化作为一种重要的洁净煤技术,成为有效利用我国煤炭资源,解决石油短缺问题的重要途径。本文主要研究内容包括:国内外液化工艺分析与总结;液化连续实验系统的设计;考察加碱预处理、制浆膏中重渣的比例和原料供给速度对油收率的影响;相似理论在煤制油连续性实验系统设计中的应用。通过设计与计算确定了液化连续实验系统的工艺及反应釜的主要参数。系统主要由加热器、混合器、乳化机、计量泵、反应釜、分离器、压缩机、精馏装置等组成;确定反应釜当量直径d dl= 40mm、总长l =1.3m,并且把鼓泡床反应釜分为两个,每个高0.65m。在已建成的连续实验系统中对依兰煤进行了液化实验研究（催化剂为天然铝土矿No.1,加氢溶剂为石油重馏分）。结果表明:对煤进行加碱预处理NaOH浓度为1%时,453K以下的轻馏分收率是不加碱的1.8倍,此时总的油收率为不加碱的1.08倍。在0.40.5MPa压力下使用液化重渣与沸点高于623K的液化产物重组分的混合剂作为溶剂时,可以达到较高的油收率;当重渣在混合物中比重达到25%时,第三馏分出现明显峰值,此时总油收率无明显降低,液化效果较好。在实验的速度范围内,各个馏分的油收率都随着速度的增加而增加,最佳的原料供给速度是2.0千克/小时,增大供给速度还在防止煤粉颗粒沉降流动分层方面有很大作用。针对液化连续实验系统中的固液两相流动特点,推导出实验系统相似准则及模型放大的相似条件,颗粒绕流雷诺数Reδ符合斯托克斯定律,Fr和Stk为近似模化定性准则。经相似计算得到几何放大100倍后的混合物流速为3.70×10-3m/s,煤粉颗粒粒径小于0.126mm。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 国内外煤炭、石油资源现状
• 1.1.2 我国能源面临的问题
• 1.2 国外煤液化研究发展综述
• 1.2.1 煤炭间接液化技术
• 1.2.2 煤炭直接液化技术
• 1.3 国内煤液化发展情况
• 1.4 本课题的研究目的及内容
• 第2章 实验系统设计与计算
• 2.1 引言
• 2.2 实验系统构成
• 2.3 建模与计算
• 2.3.1 加热段传热方程
• 2.3.2 流动计算
• 2.4 实验台设备性能及参数
• 2.5 实验原料的选择与制备
• 2.6 本章小结
• 第3章 实验结果与讨论
• 3.1 煤加碱预处理的研究
• 3.2 制浆膏成分的研究
• 3.3 原料供给速度的研究
• 3.4 本章小结
• 第4章 煤浆膏输运中的模化
• 4.1 相似准则的导出
• 4.2 模化条件
• 4.3 近似模化放大算例
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢