分散型鐵、鎳催化劑存在下的煤-重油共處理的研究.pdf

1、以神華集團(tuán)公司兩種煤(神華煙煤以及內(nèi)蒙褐煤)為共煉原料煤,以輪古常渣、Du-84特稠油為共煉原料油。首先將催化劑前體硝酸鎳和硝酸鐵分別溶于水、甲醇或N-N二甲基甲酰胺(DMF),然后分散在重油中,脫除溶劑后在350℃下以升華硫預(yù)硫化成為鎳、鐵分散型催化劑用于重油-煤加氫共煉。與水溶性鎳、鐵催化劑相比,有機(jī)溶劑化的鎳、鐵催化劑前體在重油中分散具有較小的黏度,硫化后甲醇化的鎳、鐵催化劑顆粒分別可達(dá)50nm和120nm左右;而在DMF中相應(yīng)的

2、催化劑顆粒僅為10-40nm和30-50nm,并且催化劑粒徑均勻。在420℃、1hr、冷氫壓8.0MPa和煤油比1:3的反應(yīng)條件下,與相應(yīng)的水溶性鎳、鐵催化劑相比,在甲醇或DMF,尤其是DMF中制備重油中分散的鎳、鐵催化劑能明顯改善輪古常渣、Du-84特稠油與神華煙煤以及內(nèi)蒙褐煤的加氫共煉效果。XRD分析表明:有機(jī)溶劑化的鎳、鐵催化劑在硫化和共煉條件下聚結(jié)失活的現(xiàn)象明顯好于水溶性催化劑,其中DMF中制備的催化劑的聚結(jié)失活最不明顯。

3、>　　 然后考察了神華煙煤和內(nèi)蒙褐煤溶脹的影響因素,比較了甲苯、四氫萘、甲醇(Methnol)、二甲亞砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和乙醇胺(MEA)及MEA-DMF混合溶劑對(duì)兩種煤的溶脹行為,嘗試以Fe(NO3)3和Fe2(SO4)3為代表的多種金屬鹽在添加量為0.5％(以鐵占煤質(zhì)量計(jì))時(shí)作為溶脹促進(jìn)劑的性能。結(jié)果表明:煤的溶脹率隨著溶脹溫度和溶脹時(shí)間的提高而增大。極性溶劑DMF、MEA是神華煙煤和內(nèi)蒙褐煤很好的溶脹

4、劑,MEA-DMF具有超高溶脹效應(yīng)。發(fā)現(xiàn)Fe(NO3)3和Fe2(SO4)3為代表的金屬無(wú)機(jī)鹽可以作為溶脹促進(jìn)劑,鐵鹽與DMF的協(xié)同溶脹效應(yīng)對(duì)煙煤和褐煤的溶脹促進(jìn)率可達(dá)12-18%。紅外分析表明:經(jīng)DMF,DMF-MEA溶脹,以及Fe(NO3)3的協(xié)同溶脹后明顯削弱了煙煤中某些官能團(tuán)間的締合作用。
　　 最后以Fe(NO3)3為前體,以Na2S為原位硫化劑,以Methnol、DMSO、DMF和MEA-DMF為溶脹劑,基于溶劑與促

5、進(jìn)劑的溶脹效應(yīng)制備出一系列同步溶脹-擔(dān)載鐵催化劑,考察了催化劑對(duì)兩種原煤和兩種重油共處理反應(yīng)體系的影響,揭示了溶脹煤與配油共處理的反應(yīng)機(jī)理。制備的同步溶脹-擔(dān)載鐵催化劑在煙煤上呈均勻分散狀態(tài),粒徑均一,促進(jìn)液化的效果好于重油中分散型鐵催化劑和水溶性擔(dān)載鐵催化劑。HRTEM和XRD分析表明:同步溶脹-擔(dān)載的鐵催化劑是以非晶態(tài)、高分散的狀態(tài)存在于煤表面。其中,在DMF或者DMF-MEA中制備的催化劑具有高分散、高活性,不易團(tuán)聚等特點(diǎn)。