石炭液化後段反応のモデル化と触媒効果の定量化

煤液化后反应的建模和催化效果的量化

基本信息

批准号：
04203201
负责人：
千葉忠俊
金额：
$ 1.66万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1992
资助国家：
日本
起止时间：
1992 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

石炭液化反応操作とこれに続く蒸留操作を考慮して,液化反応器出口における液化反応率ばかりでなく,液化油留分の組成も予測できる液化後段反応機構に関するモデルを確立し,これに基づいて後段反応進行に対する触媒の寄与を定量的に評価することを目的として,つぎのような実験を行った。すなわち,内容積が55cm^3のマイクロオートクレーブにおいて,赤平炭の液化から得た中間生成物であるアスファルテンあるいはSRC-IIプロセス液化油を反応試料とし,反応温度が723K,ガス圧力が10.1MPa-H_2 or N_2の条件で液化反応実験を行い,得られたオイル成分を昇温ガスクロマトグラフィーによって分析し,芳香族およびナフテン環数の違いによって4種の沸点留分に分類し,これらとガスの収率の経時変化を反応時間が360minまでの範囲で測定した。さらに,触媒として市販Fe_2O_3とCo-Mo-Niを,溶媒としてテトラリンとナフタレンを用いて水素移動機構と触媒の効果を検討した。その結果、(1)上記の各オイル留分およびガス収率の経時変化は,これらがアスファルテンから並発的に生成するとした反応モデルによって説明できること,(2)Fe_2O_3触媒がアスファルテンの低分子反応全体を促進するのに対し,Co-Mo-Ni触媒はガスの生成を抑制すると同時に,もっとも重質なオイル留分を生成すること,(3)水素供与性溶剤であるテトラリンや触媒を用いない場合は,アスファルテンのプレアスファルテンやセミコークスへの高分子化反応も併発すること,および(4)アスファルテン1g当りの水素消費量はオイル留分の収率が低い範囲では収率はほぼ比例して増加するが,収率が高くなると水素はオイル留分のガス化にも消費される結果,水素消費量の増加割合が大きくなることが明らかになった。

考虑煤液化反应操作和随后的蒸馏操作，我们建立了液化后反应机理模型，该模型不仅可以预测液化反应器出口处的液化反应速率，还可以预测液化油馏分的组成，并且基于该模型进行了以下实验，目的是定量评价催化剂对后续反应进程的贡献。即在内容积为55 cm^3的微型高压釜中，以赤平煤液化得到的中间产物沥青质或SRC-II工艺液化油为反应样品，反应温度为723 K，气体压力为10.1 MPa-H_2 或。在N_2条件下进行液化反应实验,通过程序升温气相色谱法对所得油组分进行分析,并根据芳香环和环烷环数的差异将其分为四个沸点馏分,并测量其随时间的变化。反应时间长达360分钟。此外，以市售Fe_2O_3和Co-Mo-Ni为催化剂，四氢化萘和萘为溶剂，研究了氢转移机理和催化剂效果。结果，（1）上述各油馏分和气体收率随时间的变化可以通过反应模型来解释，其中这些油馏分和气体收率是由沥青质同时产生的，并且（2）Fe_2O_3催化剂是相比之下，Co-Mo-Ni催化剂负责沥青质的整个低分子反应，同时产生最重的油馏分；（3）它是一种供氢溶剂；如果不使用四氢萘或催化剂，也会发生沥青质聚合成预沥青质或半焦的反应，并且(4)每克沥青质消耗的氢气量在油收率范围内较低。虽然收率几乎成比例地增加，但很明显，随着收率的增加，氢气也被消耗用于油馏分的气化，导致氢气消耗的增加速度更大。