基于溶脹效應(yīng)的分散型催化劑用于煤——油共處理的研究

鄭永剛

（陜西省神木縣錦界工業(yè)園區(qū)神木富油能源科技有限公司，陜西 神木719319）

1 溶脹效應(yīng)對(duì)煤——油共處理體系產(chǎn)生的影響

溶脹效應(yīng)對(duì)于煤——油共處理體系會(huì)產(chǎn)生重要的影響，實(shí)際工作過(guò)程中對(duì)于這項(xiàng)工作應(yīng)該保持高度重視。溶脹效應(yīng)對(duì)煤——油共處理體系的影響主要體現(xiàn)在兩方面：

其一，不同溶脹劑對(duì)煤——油共處理體系的影響。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，如果是采用不同的溶脹劑，產(chǎn)生的液化效果也會(huì)不同。各種溶脹劑之間的性質(zhì)是不同的，這就會(huì)導(dǎo)致溶脹煙煤之間產(chǎn)生巨大差異。溶脹煤同原料油之間的匹配性，以及液化體系自身的復(fù)雜性，這些都會(huì)影響到處理體系，會(huì)使得處理體系液化性產(chǎn)生出不同的差異。這是我們?cè)趯?shí)際工作過(guò)程中需要重視的一點(diǎn)。

其二，不同溫度對(duì)煤——油共處理體系的影響。實(shí)際工作中在使用同一種溶脹劑的前提下，不同的溫度會(huì)帶來(lái)不同的結(jié)果。以某溶脹劑為例，在實(shí)際工作過(guò)程中讓其處于不同溫度環(huán)境下，觀察結(jié)果就會(huì)發(fā)現(xiàn)在溶脹溫度不斷升高的背景下，共處理體系的液化率、前瀝青吸收率以及轉(zhuǎn)化率都會(huì)受到影響進(jìn)而增大。與此同時(shí)，焦收率卻是在不斷降低的，從中我們能夠看到溶脹溫度也是影響溶脹率的一個(gè)重要因素。

2 分散型催化劑對(duì)溶脹煤——油共處理體系的影響

鐵系催化劑是一種基于溶脹效應(yīng)而產(chǎn)生的分散型催化劑，這種催化劑對(duì)煤——油共處理體系會(huì)產(chǎn)生重要影響。在實(shí)際工作過(guò)程中應(yīng)該保持高度重視。我們以神化煙煤、內(nèi)蒙褐煤以及Du-84和LGAR兩種配油相組合為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)于分散型催化劑對(duì)溶脹煤——油共處理體系的影響，我們應(yīng)該從以下幾點(diǎn)來(lái)進(jìn)行分析：

第一，制備方式的不同對(duì)體系產(chǎn)生的影響不同。催化劑有不同的制備方式，選擇合理的制備方式非常重要。通常情況下，主要是采用負(fù)載浸漬型、分散型以及負(fù)載溶脹型三種方式。通過(guò)詳細(xì)對(duì)比能夠發(fā)現(xiàn)，分散型催化體系的催化效果要好于空白體系；負(fù)載溶脹型催化體系的催化效果又要好于分散型催化體系。以甲苯焦收率來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，負(fù)載溶脹型催化劑體系的甲苯焦收率是8.42%，而分散型催化劑的收率是11.63%。同空白體系相比，它們各自的降幅分別能夠達(dá)到22.17%和18.96%，從中我們可以看到不同的制備方式所產(chǎn)生的差異，負(fù)載溶脹型催化劑在應(yīng)用過(guò)程中能夠有效改變鐵鹽在煤上的微觀結(jié)構(gòu)和煤的接觸狀態(tài)。

第二，負(fù)載溶脹型催化劑對(duì)神化煙煤以及Du-84處理體系的影響。實(shí)際工作中以五種不同的溶脹劑H2O、CH3OH、A、B、D來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。工作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)在采用這五種不同溶脹劑之后，它們的焦收率都要低于空白體系，相反液化率則是高于空白體系，從中可以看到催化劑的應(yīng)用能夠有效提升整個(gè)體系液化效果。再詳細(xì)比較這五種不同的溶劑就會(huì)發(fā)現(xiàn)Du-84溶脹煤處理體系效果是最好的，它的液化率以及輕油收率都是要明顯高于其他四種溶劑。

負(fù)載溶脹型催化劑對(duì)神化煙煤與LGAR共處理體系的影響。對(duì)于這種影響也選取五種不同溶脹劑，并以Fe（NO3）3為催化劑、Na2S作硫化助劑來(lái)進(jìn)行分析。通過(guò)分析處理結(jié)果會(huì)發(fā)現(xiàn)這種共處理體系的液化效果都是要好于原煤體系的。之所以會(huì)出現(xiàn)這種結(jié)果，主要是因?yàn)樨?fù)載溶脹型催化劑在其中起到了作用，從而使得整個(gè)體系液化轉(zhuǎn)化率得到了提升。經(jīng)過(guò)分析還會(huì)發(fā)現(xiàn)Du-84溶脹煤處理體系是有助于前瀝青烯生成的，卻不利于前瀝青烯向?yàn)r青轉(zhuǎn)化，這同其他四種體系是相反的。

第三，負(fù)載溶脹劑對(duì)內(nèi)蒙褐煤與LGAR處理體系以及對(duì)Du-84處理體系的影響。實(shí)際工作過(guò)程中經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在內(nèi)蒙褐煤與LGAR處理體系中甲苯焦收率和四氫呋喃焦收率分別能夠達(dá)到26.18%～24.62%，但是甲苯液化率及四氫呋喃液化率則是在16.32%～21.24%范圍。從中就會(huì)發(fā)現(xiàn)褐煤體系只有部分能夠液化的，在這五種溶脹體系中A體系效果是最好的。

在內(nèi)蒙褐煤與Du-84處理體系中，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該處理體系的液化效果是非常差，但是從油收率、液化率以及焦收率等方面來(lái)看都是好于內(nèi)蒙褐煤與LGAR體系。兩種體系經(jīng)過(guò)對(duì)比就會(huì)發(fā)現(xiàn)Du-84溶脹煤處理體系產(chǎn)量較高、重油產(chǎn)率較低，液化率以及轉(zhuǎn)化率都得到了有效提升，從中我們可以看出該體系要明顯強(qiáng)于LGAR體系?？偨Y(jié)以上試驗(yàn)結(jié)果，我們可以看出Du-84是最適合做煤——油共處理反應(yīng)的配油。

以上詳細(xì)分析了負(fù)載溶脹劑對(duì)四組情況的影響，經(jīng)過(guò)詳細(xì)科學(xué)地分析后，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)在采用了催化劑之后，減壓尾油得到了有效改變。催化劑的應(yīng)用對(duì)于促進(jìn)瀝青質(zhì)向輕組分轉(zhuǎn)化有重要影響。此外，飽和芳香烴組分的收率也將會(huì)明顯提升，膠質(zhì)收率會(huì)變得增加緩慢、瀝青質(zhì)收率會(huì)大幅降低。通過(guò)以上分析能夠看到催化劑對(duì)共處理體系的顯著影響。

3 XRD表征結(jié)果

經(jīng)過(guò)科學(xué)分析，在采用XRD表征之后會(huì)得出以下結(jié)果：負(fù)載型催化劑主要以高分散狀態(tài)存在于載體煤表面上，它在升溫過(guò)程中也將會(huì)逐步轉(zhuǎn)化為晶態(tài)高活性Fe1-xS。此外在A溶劑中，所制備催化劑的活性是非常高的，實(shí)際工作過(guò)程中也是最不容易聚結(jié)的，這是我們需要注意的一點(diǎn)。

煤——油共處理體系的研究是化工行業(yè)的重要內(nèi)容，在今后工作過(guò)程中對(duì)基于溶脹效應(yīng)的分散性催化劑的應(yīng)用應(yīng)該保持高度重視，要采取專業(yè)措施來(lái)提升生產(chǎn)工藝水平。

［1］ 董平，單忠健.先進(jìn)的水煤漿技術(shù)是現(xiàn)實(shí)可靠的“以煤代油”技術(shù)［J］.選煤技術(shù)，2002，（06）：22-23．

［2］ 周玉鑫，鄧蜀平，相宏偉，等．F-T合成粗油品的加工［J］.煤炭轉(zhuǎn)化，2005，（08）：67-68．

［3］ 王淑英.煤制油煤化工業(yè)的綠色技術(shù)［J］.潔凈煤技術(shù)，2005，（11）：145-146．