加氫裂解反應(yīng)是煤直接液化中的重要方式之一,高活性催化劑的制備是煤炭液化中的關(guān)鍵技術(shù)。本課題將三氟甲磺酸(TFMSA)浸漬于凹凸棒土(AP)上,制備了負(fù)載型固體酸催化劑TFMSA/AP,并對(duì)其進(jìn)行傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)、掃描電鏡-電子能譜儀(SEM-EDS)、X射線衍射儀(XRD)、比表面積孔徑分析儀(BET)、光電子能譜儀(XPS)和NH3程序升溫脫附儀(NH3-TPD)等多種手段表征分析,結(jié)果表明TFMSA在載體表面及孔隙中有效負(fù)載,載體與活性組分之間存在相互作用,TFMSA/AP具有超強(qiáng)酸性,酸含量為1.02 mmol/g。以二(1-萘)甲烷(DNM)、苯基芐基醚(BOB)作為探針反應(yīng),考察催化劑的活性,并優(yōu)化反應(yīng)條件,結(jié)果表明TFMSA/AP對(duì)DNM和BOB均具有很高的催化裂解活性,兩者的轉(zhuǎn)化率分別為87%和98%。以蒙東褐煤(ML)的萃余殘?jiān)?MLER)和熱溶殘?jiān)?MLTDR)作為研究對(duì)象,在TFMSA/AP催化作用下進(jìn)行催化加氫裂解(CHC),并用非催化加氫裂解(NCHC)作為對(duì)比實(shí)驗(yàn),通過GC/MS對(duì)MLER和MLTDR的CHC和NCHC所得可溶組分(SPs)進(jìn)行定性和定量分析,考察TFMSA/AP對(duì)煤殘?jiān)託淞呀獾拇呋饔谩LER和MLTDR的CHC收率均明顯大于NCHC收率,且CHC所得SPs中芳烴、酚類、含硫化合物(SCOCs)和含氮化合物(NCOCs)含量均高于NCHC,說明TFMSA/AP對(duì)煤殘?jiān)蠓肿咏Y(jié)構(gòu)中芳烴和酚類的生成以及硫和氮元素脫除有顯著的促進(jìn)作用,MLER和MLTDR中CHC所得SPs中酚類的含量最高,且苯酚的同系物在酚類中所占比重最大,芳烴含量次之,苯的同系物在芳烴中所占比重最大,而NCHC所得SPs中酯類的含量最高,乙酯類的同系物在酯類中所占比重最大。選取含Car–Calk鍵烷基芳烴和含C–O鍵的烷基芳醚作為煤相關(guān)模型化合物考察TFMSA/AP的催化加氫裂解機(jī)理。結(jié)果表明TFMSA/AP釋放的質(zhì)子選擇性進(jìn)攻芳環(huán)的取代位和轉(zhuǎn)移到醚橋鍵的氧原子上導(dǎo)致Car-Calk和C-O橋鍵斷裂分別是烷基芳烴和芳醚發(fā)生加氫裂解反應(yīng)的關(guān)鍵步驟。基于含Car–Calk和C–O橋鍵的兩類模型化合物的裂解機(jī)理,并結(jié)合煤殘?jiān)麮HC和NCHC所得SPs的族組分分布,揭示了煤樣中芳烴和酚類的生成機(jī)理。
【學(xué)位單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TQ529.1
【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 煤的結(jié)構(gòu)研究
    1.3 煤直接液化技術(shù)背景
    1.4 煤直接液化中的催化劑
    1.5 研究?jī)?nèi)容及意義
2 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 蒙東褐煤的預(yù)處理
    2.2 試劑與儀器
    2.3 催化劑的制備與表征
    2.4 實(shí)驗(yàn)方法與步驟
    2.5 產(chǎn)物分析
3 催化劑表征與反應(yīng)性能
    3.1 催化劑TFMSA/AP的FTIR表征
    3.2 催化劑TFMSA/AP的SEM-EDS表征
    3.3 催化劑TFMSA/AP的XRD表征
    3.4 催化劑TFMSA/AP的BET表征
    3.5 催化劑TFMSA/AP的XPS表征
    3.6 催化劑TFMSA/AP的NH3-TPD表征
    3.7 DNM的催化加氫裂解反應(yīng)條件優(yōu)化
    3.8 BOB的催化加氫裂解反應(yīng)條件優(yōu)化
    3.9 本章小結(jié)
4 MLER和MLTDR的表征分析
    4.1 元素分析
    4.2 紅外光譜分析
    4.3 熱失重分析
    4.4 XPS分析
    4.5 本章小結(jié)
5 MLER和MLTDR的催化加氫裂解反應(yīng)
    5.1 反應(yīng)收率
    5.2 MLER和MLTDR中催化和非催化可溶組分的GC/MS分析
    5.3 本章小結(jié)
6 TFMSA/AP催化ML殘?jiān)託淞呀夥磻?yīng)機(jī)理探討
    6.1 DNM的催化加氫裂解反應(yīng)機(jī)理分析
    6.2 BOB的催化加氫裂解反應(yīng)機(jī)理分析
    6.3 MLER和MLTDR催化加氫裂解反應(yīng)機(jī)理
    6.4 本章小結(jié)
7 結(jié)論與創(chuàng)新點(diǎn)
    7.1 結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新點(diǎn)
參考文獻(xiàn)
附錄
作者簡(jiǎn)歷
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集

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本文編號(hào)：2880974