【摘要】：煤熱解揮發(fā)分中含有的重質(zhì)焦油和所攜帶的煤灰容易形成焦油渣,嚴(yán)重影響后續(xù)輸送及能源的清潔利用。目前催化裂解法是解決這一問題的有效途徑之一。焦油裂解催化劑分為人工合成催化劑和天然礦石催化劑兩類,本文分別選擇這兩類催化劑中的Ni-Al2O3和白云石催化劑作為研究對(duì)象,通過添加不同助劑分別制備廠四種Ni-Al2O3催化劑和一種改性白云石催化劑,以焦油模型化合物作為研究對(duì)象,在微型固定床反應(yīng)器中進(jìn)行焦油裂解實(shí)驗(yàn),研究了操作條件對(duì)催化劑催化活性的影響,確定了每種催化劑的優(yōu)選操作條件,比較了不同催化劑的活性、穩(wěn)定性和再生性,并對(duì)優(yōu)選的2%NiO/1%CeO2/2%ZrO2-Al2O3催化劑和10%NiO/1%La2O3-白云石催化劑進(jìn)行含塵焦油裂解實(shí)驗(yàn),研究了粉塵中的主要氧化物對(duì)催化劑催化活性的影響。添加K2O、MgO、CeO2和 ZrO2 四種助劑所制備的 2%NiO/1%CeO2-Al2O3、2%NiO/1%CeO2/2%ZrO2-Al2O3、1%NiO/0.1%MgO-Al2O3和3%NiO/5%K2O-Al2O3催化劑的優(yōu)選操作條件分別為:反應(yīng)溫度800℃,空速11000h-1,水料比3:1;反應(yīng)溫度800℃ ,空速16000h-1,水料比5:1;反應(yīng)溫度800℃,空速16000h-1,水料比4:1和反應(yīng)溫度800℃,空速12000h-1,水料比4:1。通過對(duì)四種Ni-Al2O3催化劑活性和穩(wěn)定性的比較可知,同時(shí)添加CeO2和ZrO2的2%NiO/1%CeO2/2%ZrO2-Al2O3催化活性較高,穩(wěn)定性最好。NH3-TPD結(jié)果顯示K2O、MgO屬于堿性物質(zhì),可以降低Ni-Al2O3催化劑表面酸性,有利于減少催化劑表面積炭;XRD顯示同時(shí)添加CeO2和ZrO2會(huì)形成(Zr0.85Ce0.15)O2固溶體,可以提高催化劑的穩(wěn)定性。10%NiO/1%La2O3-白云石催化劑的最佳操作條件為反應(yīng)溫度800℃,空速300h-1,水料比5:1,再生溫度700℃,再生時(shí)間1h。XRD表征結(jié)果顯示,改性白云石催化劑中形成了 MgO-NiO固溶體和La(NiO3)晶相。在10%NiO/1%La2O3-白云石催化劑的催化作用下,H2和CO的產(chǎn)率較高,而在2%NiO/1%CeO2/2%ZrO2-Al2O3催化劑的催化作用下,CH4、C2+及大分子烴類氣體的產(chǎn)率較高。1 0%NiO/1 %La2O3-白云石催化劑的穩(wěn)定性和再生性比2%NiO/1%CeO2/2%ZrO2-Al2O3催化劑較差。XRD測試結(jié)果表明,10%NiO/1%La2O3-白云石催化劑中形成了 NiO-MgO晶相和La(NiO3)固溶體2%NiO/1%CeO2/2%ZrO2-Al2O3催化劑中形成了(Zr0.85Ce0.15)O2 固溶體結(jié)構(gòu)。XPS測試結(jié)果表明,Ni元素的電子結(jié)合能在兩種催化劑表面發(fā)生不同的偏移。MgO和CaO的引入對(duì)2%NiO/1%CeO2/2%ZrO2-Al2O3催化劑有一定的抗積炭的作用。CaO的引入可以提高兩催化劑的活性;但由于兩催化劑的成分不同,MgO對(duì)兩種催化劑活性的影響差別較大;Fe2O3的引入會(huì)使兩催化劑的催化活性有少許下降但影響不大,主要是由于Fe也具有催化作用;SiO2和Al2O3的引入都會(huì)降低兩種催化劑的活性。
【圖文】：

１．２．２煤熱解工藝開發(fā)現(xiàn)狀逡逑魯奇魯爾煤氣公司法Ｗ是由ＬｕｒｇｉＧｍｂＨ公司（聯(lián)邦德國）和ＲｕｈｒｇａｓＡＧ公逡逑司（美國）開發(fā)研究的，其工藝流程如圖１．１所示。粒度小于５ｍｍ粉煤混合于逡逑焦炭熱載體中進(jìn)入直立式重力移動(dòng)床反應(yīng)器中進(jìn)行干餾，產(chǎn)生煤氣、焦油蒸汽逡逑２逡逑

潔凈焦炭工藝是美國鋼鐵公司開發(fā)的一種煤熱解工藝。該工藝將熱解和加逡逑氫相結(jié)合以生產(chǎn)冶金焦、焦油、油品、有機(jī)液體和氣體。在ＥＲＤＡ支持下已經(jīng)逡逑建立了實(shí)驗(yàn)ＰＤＵ，并進(jìn)行了試驗(yàn)。其工藝流程見圖１．５。原料煤在豎立二段流化逡逑床內(nèi)進(jìn)行煤熱解反應(yīng)。一部分經(jīng)過洗選后的煤在流化床內(nèi)進(jìn)行熱解，流化床內(nèi)逡逑為富氫且脫硫的煤氣，在反應(yīng)過程中也將煤中的硫進(jìn)行脫除，用所產(chǎn)生的焦油逡逑粘結(jié)產(chǎn)生的半焦并壓制成型，型塊經(jīng)過改質(zhì)和燃燒，生產(chǎn)出堅(jiān)硬、低硫的冶金逡逑焦和富氫氣體。用本工藝生產(chǎn)的載體油與另一部粉煤混合制成漿料然后在２１？逡逑２８ＭＰａ和４８２°Ｃ條件下進(jìn)行非催化加氫，最后把從殘?jiān)蟹殖龅囊后w和氣體加逡逑工成液體燃料、化工原料和油，，油返回本工藝。逡逑固體或＿＾邐１半隹邋邐邐逡逑凇體邐廠＋邐干餾邋邐＾焦逡逑氣體一—邐邐＇邋１邐邐邐逡逑Ｉ邐ｈ逡逑＊邐Ｖ邐＊邐，，邋｝邐液體燃燒逡逑煤一煤制備一＾邐ｊ邐體處理＿＾化學(xué)品進(jìn)料逡逑邐邋Ｉ邐邐邐１邐一逡逑Ｉ逡逑＾邐｜邐，邋Ｊ￣７＾－￣￣＾一化，品逡逑＾邋加氫邋—Ｊ—?dú)怏w處理科逡逑圖１．５美國鋼鐵公司潔凈焦炭工藝逡逑Ｆｉｇ．邋１．５邋Ｔｈｅ邋ｆｌｏｗ邋ｃｈａｒｔ邋ｏｆ邋Ｃｌｅａｎ邋ｃｏｋｉｎｇ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｏｆ邋Ａｍｅｒｉｃａｎ邋Ｉｒｏｎ邋ａｎｄ邋Ｓｔｅｅｌ邋Ｃｏｍｐａｎｙ逡逑Ｔｏｓｃｏａｌ方法是美國油頁巖公司（ＯｉｌＳｈａｌｅｃｏｒｐ）和ＲｏｃｋｙＦｌａｔｓ研究中心開發(fā)逡逑的。在回轉(zhuǎn)爐中加入預(yù)制并加熱后的煤
【學(xué)位授予單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TQ530.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2637240