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（1）富产芳烃催化剂。研制了一种加氢-裂化双重性能催化剂，有效降低了液化加氢过程中活性组分Fe7S8向非活性态转化，促进了PAA的轻质转化，与传统催化体系相比，该催化体系<150℃轻质油具有更多的芳香分子结构，芳潜提升显著。
（2）煤液化提升粗油中轻质石脑油收率。前人研究煤直接液化制备芳烃主要集中在煤直接液化油制芳烃化学品的研究，也就是在“煤——粗油——芳烃”技术链条中的后半段进行了研究，而对于技术链条的前半段依然滞留在传统直接液化过程的认识。本项目从煤出发，在液化过程中提高粗油轻质石脑油馏分，与传统从粗油中裂解提高轻质石脑油收率有本质的区别。
作 者
赵 鹏1,2,3，刘 敏1,2,3，李文博1,2,3
单 位
1. 煤炭科学技术研究院有限公司 煤化工分院；2. 煤炭资源高效开采和洁净利用国家重点实验室；3. 国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室
研究背景
芳烃是一种非常重要的基本有机化工原料,其中BTX(苯,甲苯和二甲苯)被誉为一级基本有机原料,广泛应用于橡胶、树脂、炸药、染料和农药等领域。近2a, 我国苯、甲苯、二甲苯的对外依存度分别为5.2%,14.4%,41.0%,其中对二甲苯是供需缺口最大的芳烃品种。工业上,生产芳烃的原料97%来源于石油,开发以煤为原料的芳烃生产技术,符合我国能源禀赋现状,必定会成为石油化工的有益补充。目前,以煤为原料生产芳烃分为煤制气转芳烃和煤加氢液化制芳烃2类技术,其中煤制气转芳烃工艺路线长,投资成本高,因此,广大学者开始关注煤直接液化富产芳烃技术。旨在制取液体燃料为目的的传统煤直接液化技术国内外研究都比较多,但以制取芳烃为目的的煤直接液化技术的研究相对较少,主要集中在早期液化新技术的开发和液化粗油加氢制芳烃两大技术的研发方向。
煤直接液化制备芳烃主要集中在煤直接液化油制芳烃化学品的研究,也就是在“煤—粗油—芳烃”技术链条中的后半段进行了早期研究,而对于技术链条的前半段依然滞留在传统直接液化过程的认识。笔者认为,旨在富产芳烃的直接液化技术关键在于深入认识煤分子结构低键能桥键和高键能芳键的液化特性,核心在于提高直接液化高芳潜轻质油产率。
摘 要
为提升煤直接液化油品的附加值,凸显其高芳烃的结构优势,以新疆淖毛湖煤(NMH)和循环溶剂为原料,利用2L高压釜研究了NMH煤加氢液化富产芳烃的过程调控和催化剂调控规律,借助1H-NMR 进行了不同催化体系中馏程<150℃轻质油的芳香结构特征比对分析,借助傅里叶红外(FTIR)和热重(TG) 研究了不同催化体系中间产物沥青质(PAA) 芳香分子结构的改变,借助XRD,饱和磁化强度和扫描电镜对四氢呋喃不溶物(THFI)形貌,铁的晶型和磁性能进行了解析,分别探究了铁系催化剂在煤液化条件下的相变过程对NMH煤轻质转化影响。
结果表明,420℃,17MPa和60min是NMH煤加氢液化富产芳烃的最优工艺参数,适宜的反应温度和停留时间能够降低沥青质(PAA)的缩聚和液化油的过度加氢,有利于馏程<150℃轻质油的生成,反应压力的提升有利于PAA的轻质转化,但对馏程<150℃轻质油的生成影响不大。
传统催化剂的活性态Fe7S8在煤直接液化初期发挥了催化作用,加氢液化后期,Fe7S8活性态逐步向Fe9S10和FeS非活性态转变。与传统铁系催化剂相比,复合型催化剂在加氢液化过程中降低了Fe7S8活性态向非活性态的转化程度,显著促进煤和PAA的轻质转化,馏程<150℃轻质油产率提高了25.64%,具有更多的芳香分子结构,芳潜提升明显。采用复合型催化剂进行过程调控研究,初步形成煤直接液化富产芳烃的工艺基础。
部分图片
不同条件下残渣扫描电镜图
60min样品XRD谱图
不同催化体系馏程<150℃轻质油1H-NMR谱图
不同催化体系PAA的热重分析
不同催化加氢体系PAA的红外图谱
作者简介
赵鹏，男，1978年2月9日生，辽宁本溪人，北京煤化工分院研发中心高级研究员。主持参与国家科研项目40余项，先后荣获中国石油和化学工业科技进步一等奖，中国煤炭工业科学技术特等奖，发表学术论文30余篇，发明专利30余项。
研究方向
煤炭直接液化及焦油加氢
主要成果
致力于煤炭直接液化和煤焦油加氢理论与成套技术的研究，取得多项创新性成果，开发了褐煤温和液化富产酚类化学品与芳烃成套新技术，优化升级了煤焦油分级分质悬浮床裂化-固定床精制联合工艺及催化剂，解决了劣质物料加氢反应易结焦和易沉积的行业技术难题，为煤炭高效开发利用提供了技术借鉴。
赵鹏,刘敏,李文博. 新疆淖毛湖煤直接液化富产芳烃的催化加氢过程[J]. 煤炭学报,2021,46(4):1099-1106.
ZHAO Peng,LIU Min,LI Wenbo. Process of catalytic hydrogenation of Naomaohu coal liquefaction to aromatics[J]. Journal of China Coal Society,2021,46(4):1099-1106.
责任编辑：钱小静编辑整理：郭晓炜审核：常 琛
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