论文摘要
为了研究煤直接液化机理,利用管式高压反应釜,以四氢萘为溶剂、FeS和S为催化剂,对神府次烟煤、胜利褐煤和小龙潭褐煤等原料煤进行了加氢液化研究,考察了催化剂、反应温度、反应气氛和压力等因素对煤液化性能和馏分组成分布的影响,同时对液化馏分进行了红外光谱、元素分析以及酸性含氧官能团等结构表征。通过柱色谱法分别对煤液化重质馏分前沥青烯和沥青烯族组分进行了分离。同时探索了储氢物质在煤液化重质馏分的加氢反应性中的应用。此外,本文还研究了不同变质程度的煤液化馏分前沥青烯的加氢动力学,建立了相关的液化模型。结果表明:通过超声波辅助恒温水浴法改进,显著提高了煤及其衍生物中酸性含氧官能团测定的准确度。无催化剂与其它三种催化剂下相比,小龙潭煤液化四氢呋喃（THF）抽提率和油+气收率都是最低;FeS明显促进了小龙潭煤的液化,FeS加S后,煤的THF抽提率下降油+气收率却略有增加。所有沥青烯都以甲苯或甲苯/四氢呋喃洗脱的弱极性组分为主,随洗脱溶剂极性的增大,所得族组分C含量逐渐降低,O含量增大;褐煤液化馏分沥青烯和前沥青烯中极性组分含量显著高于次烟煤;前沥青烯中甲苯/四氢呋喃洗脱组分I和II含量高,甲醇洗脱组分IV含量较低;前沥青烯各族组分都是分子量分布较宽的混合物,沥青烯各族组分保留时间较前沥青烯长,说明其分子量比前沥青烯小。对小龙潭煤液化重质馏分沥青烯的加氢研究表明:FeS加硫后使原料的THF抽提率由30.8%增加至53.9%,油+气的产率也由6.0%增至38.4%,而缩合程度减少了9个百分点;两种催化体系下原料沥青烯的THF抽提率均随着温度的升高而增加,但不加硫时增加的幅度为15.2%,明显小于加硫时的23.8%。在前沥青烯的加氢实验中,储氢物质MgH2的供氢性能大于NaBH4。相同条件下储氢物质MgH2对小龙潭煤液化馏分前沥青烯的供氢活性优于神府煤液化馏分前沥青烯。神府煤和小龙潭煤液化馏分前沥青烯加氢液化动力学研究表明:在380～440℃范围内,所建立的液化动力学模型能较好地分别模拟两种前沥青烯液化动力学过程。小龙潭液化馏分前沥青烯加氢反应的表观活化能50245 kJ·mol-1范围内,而神府煤液化馏分前沥青烯的表观活化能165225 kJ·mol-1在范围内。该论文共有图40幅、表54个以及参考文献228篇。