煤热解气相焦油原位催化裂解提质研究进展

煤热解是实现低阶煤分质高效利用的重要途径之一。煤热解气相焦油原位催化裂解实现焦油的轻质化,在近几年得到了较广泛的关注和研究。本文从煤热解气相焦油催化裂解提质工艺的优势、催化剂和反应器等方面对近几年的研究进展进行了综述,分析了金属氧化物、炭材料、碳基负载型催化剂、分子筛、分子筛负载型催化剂以及其它负载型催化剂,在煤热解气相焦油催化裂解提质过程中的性能、影响因素及机理,对比分析了不同反应器的性能特点和优缺点,对未来的研究重点进行了分析和展望。     

煤催化热解焦油提质研究进展

从催化剂与煤的作用状态入手,将煤的催化热解分为催化剂原位催化煤热解和非原位(催化剂对煤热解挥发物的催化提质)2种,并对这2类催化热解方式进行了评述。指出这些热解方式中催化剂加入程序与作用方式的不同,以及应用于工业化规模的优劣势,并考察了煤催化热解中不同类型催化剂、不同催化提质方式的催化提质效果,以实现提高煤热解焦油品质的目的。     

生物质热解焦油的热裂解与催化裂解

生物质气化过程中产生的焦油对气化系统和用气设备都有极大的危害。为了开发适合于商业应用的焦油缩减方法,探索达到最优焦油脱除效果的操作条件,在固定床反应器上,利用石灰石、白云石、高铝砖作为催化剂研究了生物质(稻秆、稻壳、木屑等)热解焦油的催化裂解反应,利用炭化硅作为热载体研究了焦油的热裂解反应,对热解煤气中焦油含量的变化以及热解煤气组成和热值的变化进行了比较,并对裂解温度、气相停留时间等因素对裂解效果的影响进行了探讨。实验发现,600-900℃范围内ηtar随裂解温度升高而升高,900℃时热裂解条件下可达60％,而催化裂解条件下可达90％以上。0．5～1s范围内,ηtar随停留时间增加而升高,幅度约7％～10％。相比于原始煤气,裂解后煤气组成出现了较大变化,热裂解后煤气热值增加,而催化裂解后煤气热值下降,且热裂解与催化裂解处理后煤气组成也有较大差异。     

改性分子筛催化褐煤微波热解挥发分提质研究

为了实现褐煤的清洁高效利用,采用微波热解技术,探究微波反应器中ZSM-5分子筛催化剂对先锋褐煤热解挥发分的催化提质作用。通过浸渍法制备了Fe、Co、Ni改性的ZSM-5分子筛催化剂,采用SEM、XRD、BET和NH3-TPD对催化剂进行了表征,研究了微波功率和不同催化剂对产物产率和焦油中芳烃生成特性的影响。结果表明：微波热解的最佳功率为700 W,在此功率下,通过微波催化热解,有效提升了气体产物中有效组分H₂+CO的含量;金属的引入显著提高了焦油中芳香烃的产率以及对轻质芳烃的选择性;其中,Ni@ZSM-5获得了最高气体有效组分体积分数(93.20%)、最高芳香烃产率(质量分数72.92%),轻质芳烃产率较未催化提升了34.08个百分点。     

封装型Ni基催化剂制备及其原位提质煤热解焦油的性能

为实现煤热解焦油原位轻质化,分别用原位封装法和浸渍法制备Ni基催化剂,并考察这两种催化剂对热解焦油原位催化提质的影响。与不加催化剂相比,Ni含量2%Ni/HZSM-5可使焦油中轻质组分产率由5.8%提至6.9%,而相同Ni含量的Ni@HZSM-5可使轻质焦油产率提至7.6%。进一步分析Ni/HZSM-5和Ni@HZSM-5催化剂对焦油各馏分产率的影响,结果表明,2种催化剂均使焦油中重质组分明显降低,沥青质产率分别由5.4%降至1.3%和2.0%,但相较Ni/HZSM-5,Ni@HZSM-5使焦油中轻油和酚油产率分别上升38.5%和25.5%,萘油产率也有所上升,说明封装法制备的Ni基催化剂可使焦油中轻质组分最大程度保留。因为在Ni/HZSM-5中焦油裂解和热解气中富氢组分活化均发生在Ni表面,在促进富氢气体活化的同时也造成焦油过度裂解。而Ni@HZSM-5中Ni主要分布于分子筛孔道内,其良好择形催化性可使富氢气体分子进入HZSM-5分子筛内部与Ni接触产生·H和·CH_x等富氢自由基,而焦油中大分子无法进入HZSM-5孔道,其裂解仅发生在分子筛外表面酸性位点上,避免...     

生物质焦油改性提质制取燃料油的研究进展

介绍了生物质焦油改性提质制取燃料油的研究进展,对催化裂解、乳化调和、加氢脱氧、水蒸气重整和超临界流体提质等常见的生物油改性提质技术进行了总结。基于生物质焦油和煤焦油的异同点,提出将两者混合在超临界汽油条件下加氢裂解,制高品位燃料油的思路。通过生物质焦油改性提质,将其与煤焦油共同深加工或加氢转化,在解决生物质焦油加工工艺的同时,一定程度上可以使煤焦油的加工转化变得绿色环保。     

半焦催化裂解煤热解焦油模型化合物的研究

在固定床反应器内研究了不同半焦催化剂对煤焦油模型化合物(甲苯、环己烷、正庚烷)的催化裂解效果.结合BET、XRD、SEM-EDS等表征手段,对催化半焦的性质进行分析,采用FTIR对液相产品进行分析.结果 表明,活化后半焦的表面积增大,半焦表面的金属矿物质含量增加,都会提高其对焦油模型化合物的催化裂解能力.通过FTIR对...     

焦油裂解制氢催化剂研究进展

高温焦炉煤气中焦油的催化裂解是高效利用焦炉煤气的重要环节。对焦油裂解催化剂包括天然矿石催化剂和人工合成催化剂的研究现状进行了总结和分析，并展望了焦油裂解催化剂的发展趋势。采用添加助催化剂、优化预处理条件、合理选择载体以及改善催化剂的结构等改性措施，可以有效提高催化剂的活性、减少积炭和增强其抗中毒的能力，从而达到延长其寿命的目的。通过“嫁接”单一催化剂的优点对多种催化剂进行整合，并科学利用材料领域的最新科研成果（如以碳纳米管作为载体），有望在催化剂的创新开发上获得突破。     

半焦催化裂解煤热解焦油模型化合物的研究

在固定床反应器内研究了不同半焦催化剂对煤焦油模型化合物(甲苯、环己烷、正庚烷)的催化裂解效果。结合BET、XRD、SEM-EDS等表征手段,对催化半焦的性质进行分析,采用FTIR对液相产品进行分析。结果表明,活化后半焦的表面积增大,半焦表面的金属矿物质含量增加,都会提高其对焦油模型化合物的催化裂解能力。通过FTIR对3种不同模型化合物经AC-15催化剂作用后的产物分析可知,环己烷主要发生了开环反应,正庚烷主要发生了脱氢反应,甲苯被裂解产物的芳香性有所下降,最终生成一系列链烃化合物。     

低阶煤催化热解研究进展

煤热解是煤热转化过程中最先和必经的阶段,受热分解为煤气、焦油及半焦/焦炭三相产品.基于煤(催化)热解可实现低阶煤的高效分质利用,对煤催化热解机理、不同种类催化剂及在煤热解中的应用、煤催化热解的影响因素进行了阐述,同时对低阶煤催化热解的发展进行展望,期望开发出煤热解反应条件温和化、热解转化率更高、热解焦油轻质化及可对目标...     

甲烷活化与煤热解耦合过程提高焦油产率研究进展

热解是实现煤清洁高效利用的重要途径之一。针对传统煤热解焦油收率低的现状,从煤热解反应机理出发,围绕甲烷催化/等离子体活化与煤热解过程耦合提高焦油收率的研究工作进行综述,重点介绍了甲烷部分氧化、甲烷二氧化碳重整、甲烷芳构化、甲烷水蒸气重整及甲烷等离子体活化与煤热解耦合过程特点以及对焦油产率的影响。结果显示,相对氮气和氢气气氛下热解,耦合过程焦油产率显著提高,并具有煤种普适性。同时借助同位素示踪技术对耦合过程焦油产率提高机理进行分析。结果表明,甲烷经催化/等离子体活化后产生的活性物质通过与煤热解形成的自由基结合,参与了焦油的形成,是焦油产率显著提高的根本原因。耦合反应器的设计和甲烷活化催化剂的开发是今后该过程工业应用的关键。     

提高煤热解焦油中BTX产率的研究进展

总结了煤的催化热解和催化煤热解气来提高焦油中BTX产率的相关研究,简要分析了工艺条件(热解温度、热解气氛和压力、催化剂、煤的预处理等)对BTX产率的影响规律,并论述了BTX生成的反应途径:芳构化反应、重质组分裂解反应、含氧芳香化合物的脱氧反应。认为应深入探究煤催化热解过程中生成BTX的氢的来源,这将对充分利用煤热解过程中生成的H2、CH4等富氢气体与热解气中的重质组分耦合来提高BTX的产率提供重要的指导意义。     

低阶煤催化热解研究进展及展望

为推动煤催化热解技术的发展,论述了金属类催化剂、负载类催化剂和煤基催化剂的催化机理及其对煤热解转化特性、产物分布的影响。根据催化机理不同,将煤催化热解工艺分为直接催化热解工艺、间接催化热解工艺和热解产物催化热解工艺,并论述了各工艺的研究现状。过渡金属、分子筛可改变低阶煤热解产物分布,提高焦油产率;金属氧化物催化剂可提高热解转化率,调节气体产品分布,提高气相产品收率。液化残渣与褐煤共热解降低了活泼分解阶段的反应活化能,加快了反应速率,提高热解焦油产率,影响气相产物分布。首次提出煤直接液化残渣与煤混合热解所产生的正协同作用也可看成是一种对煤热解的正向催化。     

提高煤热解焦油中BTX产率的研究进展

总结了煤的催化热解和催化煤热解气来提高焦油中BTX产率的相关研究,简要分析了工艺条件(热解温度、热解气氛和压力、催化剂、煤的预处理等)对BTX产率的影响规律,并论述了BTX生成的反应途径:芳构化反应、重质组分裂解反应、含氧芳香化合物的脱氧反应。认为应深入探究煤催化热解过程中生成BTX的氢的来源,这将对充分利用煤热解过程中生成的H2、CH4等富氢气体与热解气中的重质组分耦合来提高BTX的产率提供重要的指导意义。     

煤焦油深加工技术研究进展

综述了煤焦油组成、性质和近年来国内外煤焦油深加工发展情况。介绍了煤焦油中回收的洗油经过减压蒸馏切取不同温度段的馏分和脱酚洗涤,然后经过进一步的蒸馏、结晶、萃取,可以得到质量好、回收率高、工业上应用广泛的多种煤焦油化工产品,如萘、酚类化合物、吡啶盐基。研究了芴、吲哚、联苯等一些具有重要应用的煤焦油化工产品分离及精制方法。高、中、低温煤焦油催化加氢制取燃料油技术是煤焦油深加工新技术,该技术能够解决焦炉煤气放空燃烧污染环境的问题。     

煤焦油渣处理技术的研究进展

介绍了不同煤焦油渣的来源、产生的原因、主要组成、基本性质以及因大量堆放对周围环境造成的严重影响。分析了国内外、特别是国内学者对煤焦油渣的处理技术, 主要有油、渣分离和进行资源化的开发利用, 同时对煤焦油渣处理技术的研究进展进行重点概述。最后对各种处理技术方法进行总结, 得出每种方法的优点和局限性, 其中机械分离需要结合其他方法才能达到较好效果, 配煤和作燃料用都未能得到充分的利用, 离子液体萃取将成为溶剂萃取的新方向, 而将煤焦油渣通过改性、处理等制备高附加值材料得到越来越多的研究, 并提出了多种技术的组合比单一的技术可能得到更加有效的处理效果。最后指出本文在一定程度上有助于更好地了解煤焦油渣处理的近期发展和未来的研究方向。     

低温煤焦油加氢催化剂的研究进展

以低温煤焦油中典型化合物的脱硫、脱氮反应路径为切入点,结合低温煤焦油催化剂的研究进展和现状,指出了低温煤焦油催化脱硫与脱氮存在内在联系,并展望了低温煤焦油加氢催化剂的研究方向。     

煤的微波热解研究进展

煤炭是我国的主要能源,煤的清洁高效利用是我国能源安全和生态环境建设的重要保障。热解是在温和条件下将煤转化为洁净的气体、液体和固体燃料,是改善煤炭利用、加工转化成清洁高效的二次能源的重要手段之一。微波作为一种新的加热方式在煤的热解方面的应用的优势越来越明显。本文概述了微波热解的机理与优点、微波吸收剂的应用以及国内外微波热解研究进展,得出了低阶煤介电常数较小,需要添加一定量的微波吸收剂才能达到热解温度;和常规热解相比,微波热解改变了物质的加热方式,改善了热解产物的品质,热解气中CO、H₂含量增加,焦油品质较好,提高了煤的热解效率。作为一种新型加热方式,微波技术为煤热解效率的提高提供了新的解决方案和思路。     

聚烯烃塑料的热解和催化热解研究进展

通过热解和催化热解技术将废塑料转化为高附加值产品是一种有前途的回收途径,可解决废塑料对环境的污染问题并促进环境的可持续化,这种方法同时具有经济效益和明显的环境优势,为塑料的回收行业确立了未来的发展趋势。本文以石蜡、轻质芳烃（BTX）、低碳烯烃和苯乙烯等产品为出发点,阐述了不同聚烯烃塑料的热解特性,详细介绍了温度和停留时间对产品分布和收率的影响,然后基于聚烯烃空间结构的差异,讨论了不同催化剂作用下的热解机理,并对催化剂的酸强度和孔结构等影响因素进行了着重分析,以改善产品选择性。此外,文章简述了聚氯乙烯脱氯的三类过程,即热解脱氯、催化热解脱氯和吸附脱氯。最后指出催化热解过程中催化剂成本高、重复使用活性低等潜在问题,今后的研究应致力于优化工艺路线、开发价格低廉的新型催化剂。