煤與聚丙烯在超臨界水中的共液化研究.pdf

1、本文利用熔融石英毛細管反應器(FSCR)結合偏光顯微鏡觀察煤與PP在超臨界水中共液化反應過程的相態(tài)變化,并為下一步實驗條件的選擇提供依據(jù);同時,利用不銹鋼高壓反應釜研究了兗州煤與聚丙烯(PP)在超臨界水體系中的共液化和催化共液化行為,考察不同反應條件對共液化轉化率和油氣產率的影響。氣相產物和水相產物收集后分別用傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)和高效液相色譜(HPLC)定性分析,液化殘渣用熱重和FT-IR分析,并初步探討煤與PP共液化的反

2、應機理。
　　 在FSCR中研究煤與PP在超臨界水中共液化的相態(tài)行為,結果表明:煤與PP的相態(tài)行為在共液化過程中相互影響,當溫度從134.4至203.6℃時,PP收縮熔融形成團塊,同時,煤中開始有氣泡生成。當反應溫度達到380℃時,觀察到煤與PP共液化過程有明顯的黃色油狀物生成,反應結束后當溫度降低形成不溶于水的不透明小液滴且黃色褪去,但在煤單獨液化和PP單獨液化過程中沒有觀察到這個現(xiàn)象,說明PP的添加能促進煤的液化且煤與PP有

3、協(xié)同作用,同時,此實驗為下一步實驗條件的選擇提供依據(jù)。
　　 在間歇式不銹鋼高壓反應釜中煤與PP共液化水相產物和氣相產物分別用HPLC和FT-IR定性分析,水相產物主要為:對苯二酚、間苯二酚、苯酚、對甲酚和鄰甲酚;氣相產物主要為:CO2、CH4和C2H6。共液化殘渣利用FT-IR分析可知:隨著反應溫度的升高,液化殘渣中C-0,芳烴中的C=C吸收峰均逐漸減弱,當共液化反應添加催化劑(Mn(Ac)2和Fe-S)時,液化殘渣的FT-I

4、R譜圖中對應的C-O,C=C處的吸收峰更弱,說明催化劑的添加更有利于共液化反應。共液化殘渣與原煤分別進行熱重分析,結果表明,液化殘渣失重量明顯小于原煤失重量。
　　 利用間歇式高壓反應釜研究PP投加量(0～50％)、水/物料比(20:1、30:1)、反應溫度(360～430℃)、反應時間(30～120min)等因素對煤與PP在超臨界水中共液化的影響,結果表明:隨著PP投加量的增加,煤與PP共液化轉化率和油氣產率逐漸增大;水/物料

5、比為20:1時較利于液化反應的進行;同時,共液化轉化率和油氣產率隨著反應溫度的升高和反應時間的延長逐漸增大。綜合考慮各因素,確定煤與PP共液化的最佳條件為:PP投加量50%,水/物料比20:1,反應溫度420℃,反應時間120min,獲得最大轉化率70.92%,最大油氣產率69.11%。
　　 在相同實驗條件下研究催化劑(Mn(Ac)2和Fe-S)對煤與PP共液化轉化率和油氣產率的影響,研究結果表明:催化劑的添加不僅能提高共液化