澄合10～#高硫煤直接液化性能及其残渣改性基质沥青研究

论文摘要

我国高硫煤资源在全国煤炭资源总量中占有很大的比例，因此高硫煤是一种重要的煤炭资源，具有潜在的经济价值。但是由于高硫煤含硫量高，在使用过程中会对环境造成一定的污染，所以选择一种合适的洁净煤技术对合理利用高硫煤至关重要。煤直接液化技术属于洁净煤技术之一，直接液化残渣具有高芳烃，高碳，高硫，高灰等特点，本文以澄合10#高硫煤为研究对象，研究其液化性能，基于残渣的特性对基质沥青进行改性，以提高残渣的附加值，以期对澄合高硫煤的综合利用提供相关的参考。本文通过正交实验研究了温度，氢气初压，溶煤比，催化剂添加量对液化转化率的影响，得出了影响澄合10#高硫煤直接液化的显著性因素顺序是：催化剂>压力>溶煤比>温度，及澄合高硫煤直接液化的最佳条件组合为：温度420℃，氢气初压为1.5MPa，溶煤比为4，催化剂（FeS）添加量为3%，在最优组合条件下，澄合10#高硫煤的直接液化转化率为29.3%，所得重质油中含氧官能团含量最少，饱和结构最多，残渣中的氮、硫、氧等杂原子降低的最明显。通过红外光谱对液化产物进行了表征，结果表明重质油的组成基本一致，是由饱和烃和芳香烃混合组成。从液化残渣的红外吸收可以得出，溶剂抽提过的液化残渣主要含有饱和烃类化合物，没有经过溶剂萃取的液化残渣含有烯烃类不饱和烃物质。元素分析表明残渣的H/C低于原煤的的H/C。液化残渣的扫描电镜图显示残渣表面有丰富的孔结构。液化残渣在添加量为7%的条件下对基质沥青进行改性，改性沥青的软化点最大可提高4℃，针入度可提高2.93mm，液化残渣对基质沥青的改性属于物理改性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 1 文献综述及选题
• 1.1 煤直接液化反应机理
• 1.2 煤炭直接液化工艺
• 1.3 影响煤直接液化的主要因素
• 1.3.1 煤质
• 1.3.2 供氢溶剂
• 1.3.3 催化剂
• 1.3.4 温度
• 1.3.5 反应时间
• 1.3.6 气氛和初压
• 1.4 煤中硫含量及硫形态对液化的影响
• 1.5 煤直接液化残渣的研究
• 1.5.1 残渣的组成
• 1.5.2 液化残渣的性质
• 1.5.3 残渣的应用
• 1.6 道路沥青改性
• 1.6.1 有机高分子改性沥青
• 1.6.2 无机矿物质改性沥青
• 1.6.3 煤基材料改性沥青
• 1.7 本课题的提出及研究内容
• 2 实验部分
• 2.1 煤直接液化实验
• 2.1.1 主要实验试剂
• 2.1.2 实验原料
• 2.1.3 实验仪器和设备
• 2.1.4 煤直接液化反应釜的结构
• 2.1.5 实验方案
• 2.1.6 液化产物的分离
• 2.1.7 煤中硫的脱除
• 2.1.8 液化产物的表征
• 2.2 液化残渣改性沥青实验
• 2.2.1 残渣的制备和实验仪器
• 2.2.2 残渣的添加量
• 2.2.3 改性沥青的性能测试
• 2.3 本章小结
• 3 高硫煤液化性能研究
• 3.1 液化实验结果
• 3.1.1 正交实验结果
• 3.1.2 脱硫对液化转化率的影响
• 3.2 直接液化产物的组成研究
• 3.2.1 重质油的组成
• 3.2.2 液化残渣的组成与特性
• 3.3 本章小结
• 4 残渣改性基质沥青性能研究
• 4.1 残渣对沥青改性效果的影响
• 4.2 液化残渣改性沥青的扫描电镜图
• 4.3 改性沥青的FTIR分析
• 4.4 改性沥青与残渣的差谱分析
• 4.5 本章小结
• 5 结论及展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录