醇溶性分散型催化剂用于重油—煤加氢共炼的研究

论文摘要

本论文将催化剂前体溶于甲醇中,分散于重油并预硫化,制备了纳米级醇溶性分散型催化剂,考察了该催化剂对重油-煤加氢共炼的催化效果。然后在不同催化剂条件下研究了不同重油与煤加氢共炼的匹配性,并对匹配性的原因作了初步探讨。最后,对具有较好匹配性的重油和煤进行反应条件的优化,得到了适合于重油-煤加氢共炼的反应条件。实验发现,醇溶性分散型催化剂在重油中分散并硫化后可达纳米级,其中镍催化剂可达50纳米,铁催化剂可达120纳米,比传统的水溶性分散型催化剂的粒径小且均匀。醇溶性催化剂对煤加氢向前沥青烯的转化有较大的促进作用,可以用于重油-煤加氢共炼反应中。通过两种配煤（内蒙褐煤和神华烟煤）和三种配油（轮古常渣、克炼常渣和杜-84超稠原油）的匹配性考察结果表明:内蒙褐煤和杜-84超稠原油比较适合重油-煤加氢共炼。反应条件优化的结果显示,反应温度和反应时间对于重油-煤加氢共炼反应的影响显著,高温以及长时间不利于重油-煤加氢共炼反应。实验条件下,内蒙褐煤和杜-84超稠原油实现重油-煤加氢共炼的最佳温度和时间分别为420℃和60min。提高氢气初压可加快共炼过程的加氢速度,延缓催化剂的聚结失活,有效的抑制煤热解所产生的低分子组分缩聚反应。反应体系中煤的比例越高,煤液化越困难。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第1章 前言
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 重油-煤加氢共炼的应用前景
• 1.3 实验研究设想
• 第2章 文献综述
• 2.1 重油深加工和悬浮床加氢裂化技术
• 2.2 煤液化技术
• 2.3 重油-煤加氢共炼研究
• 2.3.1 重油-煤加氢共炼可行性研究
• 2.3.2 重油-煤加氢共炼的研究成果
• 2.4 影响重油-煤加氢共炼的因素
• 2.4.1 原料的影响
• 2.4.2 反应条件的影响
• 2.4.3 催化剂的影响
• 2.5 重油-煤加氢共炼催化剂
• 2.5.1 高分散度催化剂的研制方法
• 2.5.2 分散型催化剂的加入方法
• 2.6 重油-煤加氢共炼的反应机理
• 2.6.1 煤中键的裂解
• 2.6.2 氢转移机理
• 2.6.3 逆反应（缩聚反应）
• 2.6.4 其它相关研究
• 2.7 小结
• 第3章 实验及主要测试方法概述
• 3.1 实验原料的选取
• 3.1.1 实验用重油
• 3.1.2 实验用煤样
• 3.1.3 催化剂前体
• 3.1.4 实验试剂
• 3.1.5 主要实验仪器
• 3.2 主要实验方法
• 3.2.1 催化剂的配制
• 3.2.2 催化剂的预分散
• 3.2.3 催化剂的预硫化
• 3.2.4 催化剂的分离
• 3.2.5 高压釜反应及其产物分析
• 3.2.6 光学显微镜照相
• 3.2.7 蒸馏尾油四组分分析
• 3.2.8 催化剂及甲苯不溶物的XRD分析
• 3.2.9 催化剂的TEM分析
• 第4章 醇溶性分散型催化剂的表征及效果评价
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 实验内容
• 4.2.3 评价方法
• 4.3 醇溶性分散型催化剂的表征
• 4.3.1 醇溶性分散型催化剂的分散效果
• 4.3.2 不同分散型催化剂的TEM分析
• 4.4 催化剂在重油-煤加氢共炼中的效果评价
• 4.5 本章小结
• 第5章 重油-煤加氢共炼匹配性的研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验方法
• 5.2.2 减压尾油四组分分析
• 5.3 不同重油与内蒙褐煤加氢共炼的适应性研究
• 5.3.1 无催化剂存在下加氢共炼的适应性
• 5.3.2 有机钼催化剂存在下加氢共炼的适应性
• 5.3.3 水溶性分散型Ni、Fe催化剂存在下加氢共炼的适应性
• 5.3.4 醇溶性分散型Ni、Fe催化剂存在下加氢共炼的适应性
• 5.3.5 小结
• 5.4 内蒙褐煤和神华烟煤与重油共炼的匹配性比较
• 5.4.1 无催化剂存在下的比较
• 5.4.2 有机钼催化剂存在下的比较
• 5.4.3 醇溶性分散型Ni、Fe催化剂存在下的比较
• 5.4.4 小结
• 5.5 重油-煤加氢共炼对产物尾油四组分组成的影响
• 5.6 重油-煤加氢共炼匹配性的原因分析
• 5.6.1 煤性质对重油-煤加氢共炼匹配性的影响
• 5.6.2 不同煤样反应后生焦的XRD分析
• 5.6.3 不同重油与煤反应后生焦的XRD分析
• 5.6.4 小结
• 5.7 本章小结
• 第6章 重油-煤加氢共炼条件的选择研究
• 6.1 引言
• 6.2 实验部分
• 6.3 催化剂浓度对加氢共炼反应的影响
• 6.3.1 有机钼催化剂浓度对加氢共炼反应的影响
• 6.3.2 醇溶性镍催化剂浓度对加氢共炼反应的影响
• 6.3.3 醇溶性铁催化剂浓度对加氢共炼反应的影响
• 6.3.4 不同浓度分散型催化剂下甲苯不溶物的XRD分析
• 6.3.5 三种金属催化剂共炼反应适应性的对比
• 6.3.6 小结
• 6.4 反应温度对加氢共炼反应的影响
• 6.4.1 反应温度对加氢共炼产物分布的影响
• 6.4.2 反应温度对加氢共炼尾油四组分组成的影响
• 6.4.3 不同反应温度下甲苯不溶物的XRD分析
• 6.4.4 小结
• 6.5 反应时间对加氢共炼反应的影响
• 6.5.1 反应时间对加氢共炼产物分布的影响
• 6.5.2 反应时间对加氢共炼尾油四组分组成的影响
• 6.5.3 不同反应时间下甲苯不溶物的XRD分析
• 6.5.4 小结
• 6.6 反应压力对加氢共炼反应的影响
• 6.6.1 反应压力对加氢共炼产物分布的影响
• 6.6.2 反应压力对加氢共炼尾油四组分组成的影响
• 6.6.3 不同反应压力下甲苯不溶物的XRD分析
• 6.6.4 小结
• 6.7 煤质量分数对加氢共炼反应的影响
• 6.7.1 煤质量分数对加氢共炼产物分布的影响
• 6.7.2 煤质量分数对加氢共炼尾油四组分组成的影响
• 6.7.3 小结
• 6.8 本章小结
• 第7章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间的研究成果