發(fā)布時(shí)間：2020-11-16 20:46

　　 煤的熱解是煤炭轉(zhuǎn)化工藝的重要過(guò)程,而催化劑可以調(diào)控煤的熱解產(chǎn)物;鐵基催化劑是一類(lèi)重要的熱解和液化的催化劑,因而研究這些催化劑在煤熱解過(guò)程中的催化熱解機(jī)理具有重要意義。本文在固定床上研究了幾種類(lèi)煤結(jié)構(gòu)模型化合物在鐵基催化劑作用下的熱解行為,通過(guò)不同條件下熱解產(chǎn)物分布的比較,提出了這些模型化合物在不同鐵基催化劑作用下可能的催化熱解路徑。通過(guò)對(duì)部分模型化合物中弱鍵斷裂過(guò)程進(jìn)行理論計(jì)算以及在熱解過(guò)程中加入供氫溶劑,對(duì)催化劑的作用機(jī)理進(jìn)行了進(jìn)一步的研究,從而為真實(shí)煤的催化熱解提供了參考。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括:(1)選取可以代表煤中弱鍵結(jié)構(gòu)的苯基醚類(lèi)模型化合物(苯甲醚、苯乙醚和苯基芐基醚)和二芳基烷烴類(lèi)模型化合物(聯(lián)芐),在不同熱解溫度下研究了他們?cè)邳S鐵礦(pyrite)作用下的熱解規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明黃鐵礦的加入,可以提高各模型化合物的熱解轉(zhuǎn)化率,氣體和液體收率,減少殘焦。由于各模型化合物的結(jié)構(gòu)不同,黃鐵礦對(duì)于其作用效果存在差異性;弱鍵結(jié)構(gòu)本身的解離能較低且與黃鐵礦的吸附作用較大的模型化合物,例如苯基芐基醚,黃鐵礦對(duì)于其作用效果較好。對(duì)于同一模型化合物,黃鐵礦在不同熱解溫度下對(duì)其的作用效果也有不同。為了進(jìn)一步探究黃鐵礦的作用效果,選擇模型化合物苯基芐基醚和聯(lián)芐,使用原子尺度材料模擬的計(jì)算機(jī)程序包(VASP)計(jì)算了他們結(jié)構(gòu)中部分弱鍵在黃鐵礦作用下的解離能,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相符。在聯(lián)芐熱解過(guò)程中進(jìn)一步加入供氫溶劑四氫萘,熱解結(jié)果表明聯(lián)芐熱解過(guò)程中產(chǎn)生的初始熱解自由基可以與四氫萘發(fā)生氫抽提反應(yīng),及時(shí)穩(wěn)定這些自由基;同時(shí)加入四氫萘和黃鐵礦時(shí),發(fā)現(xiàn)他們?cè)诼?lián)芐熱解過(guò)程中存在著協(xié)同作用,可以進(jìn)一步提高聯(lián)芐的熱解轉(zhuǎn)化率。(2)制備了不同負(fù)載量的鐵基催化劑Fe/ZSM-5,選擇苯乙醚和聯(lián)芐作為模型化合物,研究了它們?cè)贔e/ZSM-5作用下的熱解,并與在黃鐵礦作用下的熱解結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明Fe/ZSM-5也可以提高模型化合物的熱解轉(zhuǎn)化率,提高氣體和液體收率,同時(shí)減少殘焦,且作用效果優(yōu)于黃鐵礦。當(dāng)Fe的負(fù)載量為7.5%時(shí),催化效果最好,苯乙醚的轉(zhuǎn)化率達(dá)到45.6%,聯(lián)芐的轉(zhuǎn)化率達(dá)到35.3%;與黃鐵礦不同,Fe/ZSM-5可以明顯促進(jìn)苯乙醚中C_(aliphatic)–O鍵斷裂和聯(lián)芐中C_(aryl)–C_(aliphatic)鍵的斷裂,對(duì)模型化合物熱解產(chǎn)物有明顯的選擇性。對(duì)于苯乙醚,Fe/ZSM-5中載體分子篩主要起催化作用;而對(duì)于聯(lián)芐,負(fù)載金屬Fe在熱解過(guò)程中起主要催化作用。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TQ530.2
【文章目錄】：
摘要
abstract
引言
1 緒論
    1.1 煤的熱解
        1.1.1 煤的結(jié)構(gòu)
        1.1.2 煤的熱解機(jī)理
        1.1.3 煤熱解過(guò)程的研究現(xiàn)狀
        1.1.4 供氫溶劑與煤熱解中的氫轉(zhuǎn)移
    1.2 類(lèi)煤結(jié)構(gòu)模型化合物的熱解
    1.3 煤熱解催化劑
    1.4 量子化學(xué)
    1.5 選題依據(jù)及研究?jī)?nèi)容
2 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 實(shí)驗(yàn)原料
    2.2 實(shí)驗(yàn)步驟
    2.3 分析測(cè)試設(shè)備
    2.4 數(shù)據(jù)分析方法
3 模型化合物在pyrite作用下的催化熱解研究
    3.1 引言
    3.2 苯基醚類(lèi)模型化合物在pyrite作用下的催化熱解
        3.2.1 苯甲醚熱解
        3.2.2 苯乙醚熱解
        3.2.3 苯基芐基醚熱解
    3.3 二芳基烷烴類(lèi)模型化合物在pyrite作用下的催化熱解
        3.3.1 聯(lián)芐的熱解
    3.4 模型化合物在pyrite和四氫萘作用下的共熱解
    3.5 小結(jié)
4 模型化合物在Fe/ZSM-5作用下的催化熱解研究
    4.1 苯基醚類(lèi)模型化合物在Fe/ZSM-5 作用下的催化熱解
    4.2 二芳基烷烴類(lèi)模型化合物在Fe/ZSM-5 作用下的催化熱解
    4.3 小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 楊小彥;楊軍;夏海斌;;低階煤熱解増油技術(shù)的研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J];廣州化工;2012年13期

2 吳愛(ài)坪;潘鐵英;史新梅;周麗芳;劉瑞民;張德祥;高晉生;;中低階煤熱解過(guò)程中自由基的研究[J];煤炭轉(zhuǎn)化;2012年02期

3 鄒獻(xiàn)武;姚建中;楊學(xué)民;宋文立;林偉剛;;噴動(dòng)-載流床中Co/ZSM-5分子篩催化劑對(duì)煤熱解的催化作用[J];過(guò)程工程學(xué)報(bào);2007年06期

4 張玉卓;;中國(guó)煤炭液化技術(shù)發(fā)展前景[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2006年01期

5 呂太,張翠珍,吳超;粒徑和升溫速率對(duì)煤熱分解影響的研究[J];煤炭轉(zhuǎn)化;2005年01期

6 蘇桂秋,崔暢林,盧洪波;實(shí)驗(yàn)條件對(duì)煤熱解特性影響的分析[J];能源技術(shù);2004年01期

7 王寶俊,張玉貴,謝克昌;量子化學(xué)計(jì)算在煤的結(jié)構(gòu)與反應(yīng)性研究中的應(yīng)用[J];化工學(xué)報(bào);2003年04期

8 孫林兵,倪中海,張麗芳,宗志敏,魏賢勇;煤直接液化鐵基催化劑的研究進(jìn)展[J];煤炭技術(shù);2002年11期

9 繆巖，蔣君衍，張鶴聲;煤催化熱解過(guò)程動(dòng)力學(xué)的研究[J];燃燒科學(xué)與技術(shù);1995年02期

本文編號(hào)：2886650