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煤制液体燃料过程中可弃型催化剂的设计与实验研究

作　者: 战经秋
导　师: 王怀彬
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 工程热物理
关键词: 催化剂直接液化正交实验效应函数
分类号: TQ529.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

石油不仅是民用运输工具的主要燃料,也是重要的战略物资,随着国民经济的高速发展和人民生活水平的不断提高,我国一次能源中石油供需矛盾日益突出,我国的煤炭资源相对丰富,煤炭直接液化技术是充分发挥资源优势、补充石油短缺、保障能源安全和稳定供给的重要战略措施之一。同时煤炭直接液化作为一种重要的洁净煤技术,受到人们的广泛关注。本文主要研究内容包括:国内外对煤直接液化的研究方向及方法的总结,重点对可弃型催化剂研究进行了分析;考察天然矿石与冶金废料作为催化剂对先锋煤的液化性能的影响;用正交设计法对重要的实验参数进行优化,选出最佳实验条件。通过对国内外研究结果的总结看出,采用可弃型铁系催化剂是降低液化成本的重要途径之一,而氧化铁在添加助硫剂后油收率明显增高,甚至高于黄铁矿。本文尝试用天然矿物质和冶金废料作为煤液化的催化剂,实验结果也印证了可弃型催化剂的活性与催化剂中氧化铁的含量相关联,在采用No.1铝土矿时液态产品产出率达到了58.7%,不加催化剂时液态产品产出率是33.9%,产率增加74%。对煤液化的重要参数设计了正交实验,并对实验数据进行了分析,计算出各个因子的效应函数,实验数据与数学模型很好的吻合,因此该模型可以用于预测煤液化的油收率。可以看出当加入硫活化催化系统时,反应的油收率得到进一步提高。实验得到的液化最佳反应条件是:催化剂中的含硫量在1.5%;反应时间是60~75分钟;催化剂量是煤量的0.5g;煤与制浆膏的比例是1:2;反应温度在653~673K。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-24
  1.1 课题背景  8-11
    1.1.1 我国能源结构与利用状况  8-10
    1.1.2 煤制液体燃料  10-11
  1.2 国内、外研究发展综述  11-23
    1.2.1 几种典型的煤直接液化工艺  11-12
    1.2.2 国内外煤直接液化的研究方向、方法  12-15
    1.2.3 煤直接液化的催化剂研究  15-23
  1.3 本课题的研究目的及内容  23-24
第2章煤的结构与反应机理  24-40
  2.1 煤的结构分析  24-32
    2.1.1 煤的岩相组成  24-25
    2.1.2 煤的结构相似性  25
    2.1.3 煤的化学结构模型  25-32
    2.1.4 煤的官能团  32
  2.2 煤直接液化反应机理  32-35
  2.3 煤炭直接液化反应动力学的研究  35-37
  2.4 铁系催化剂反应机理  37-39
  2.5 本章小结  39-40
第3章实验方法  40-53
  3.1 实验装置  40-42
  3.2 实验条件的选择  42-43
  3.3 原料、催化剂和加氢介质的性能  43-45
  3.4 试验步骤、方法  45-46
  3.5 产物分析  46-51
    3.5.1 煤样的物理化学分析  46-48
    3.5.2 液态、固态和气态产品的产率计算  48-51
  3.6 本章小结  51-53
第4章实验结果与讨论  53-70
  4.1 先锋煤的物理化学特性  53
  4.2 先锋煤加氢液化的催化剂研究  53-55
  4.3 先锋煤加氢过程优化  55-68
    4.3.1 实验方案及结果  55-57
    4.3.2 分析与讨论  57-68
  4.4 本章小结  68-70
结论  70-71
参考文献  71-77
致谢  77

煤制液体燃料过程中可弃型催化剂的设计与实验研究

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