神华煤液化低转化率蒸馏残渣加氢动力学的研究

论文摘要

本文以神华煤液化低转化率蒸馏残渣为原料,进行了加氢液化试验和反应动力学的研究,探讨了蒸馏残渣液化反应的机理。试验首先对神华煤液化低转化率蒸馏残渣进行了破碎、研磨等预处理,在此基础上进行了样品的工业分析、元素分析和残渣组分的分析。在不同的恒温反应温度、恒温反应时间以及氢气初始压力等条件下对神华煤低转化率蒸馏残渣样品进行了加氢液化试验。提出了用索氏抽提法来评价液化效果,即用残渣液化产生的油、沥青烯、前沥青烯以及气体和水的产率来表征残渣的液化效果,详细讨论了恒温反应时间、恒温反应温度以及氢气的初始压力对液化效果的影响。在蒸馏残渣液化反应动力学研究阶段,根据已有的经验和试验数据显示的规律假定动力学模型,拟合出液化各产物产率随时间变化的曲线图及其函数关系式:依据假定的动力学模型确定液化反应的动力学方程式,利用线性回归及动力学方程式确立动力学反应速率常数;根据动力学速率常数讨论验证适合本试验的动力学模型,并由此获得了液化反应的表观活化能。在对动力学模型及反应速率常数的分析中得知前沥青烯的裂解加氢反应是整个液化反应的控制步骤。最后分析了反应温度、氢气初始压力对反应速率的影响,讨论了反应温度与活化能的关系,并结合煤直接液化机理探讨了蒸馏残渣液化的反应机理。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 中国的能源构成与利用现状
• 1.3 煤炭直接液化技术的发展状况
• 1.4 煤直接液化过程中的反应机理及残渣的形成
• 1.5 煤直接液化残渣性质的研究
• 1.6 本文研究的内容及意义
• 2 神华煤液化残渣样品的制备及样品的性质
• 2.1 残渣样品的来源和制备
• 2.2 残渣样品的工业分析和元素分析
• 2.3 残渣样品的组分分析
• 2.4 本章小结
• 3 神华煤液化蒸馏残渣的加氢液化试验
• 3.1 试验所用材料及设备仪器
• 3.2 液化试验方法
• 3.3 液化试验部分
• 3.4 本章小结
• 4 残渣液化产物萃取分离及液化效果的表征
• 4.1 萃取分离试验所用材料及仪器
• 4.2 溶剂萃取技术的研究进展
• 4.3 萃取分离试验及灰化试验
• 4.4 萃取分离过程中的影响因素
• 4.5 残渣样品的液化效果表征
• 4.6 结果与讨论
• 4.7 本章小结
• 5 神华煤液化蒸馏残渣加氢液化动力学研究
• 5.1 煤炭直接液化动力学研究的进展
• 5.2 建立动力学模型的方法
• 5.3 残渣液化的反应动力学参数
• 5.4 残渣直接液化反应机理的探讨
• 5.5 本章小结
• 6 结论与建议
• 6.1 主要结论
• 6.2 存在的问题和建议
• 附录A: 神华煤液化低转化率蒸馏残渣的加氢液化试验结果
• 附录B: 神华煤液化低转化率蒸馏残渣液化产物产率随时间变化的曲线
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所取得的科研成果
• 参考文献