Стимулирование гидрогенизации углей химическим модифицированием и применением катализаторов

• Автор: Кузнецов, Петр Николаевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 318 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И СТРОЕНИЕ УГЛЕЙ
1.1.1. Состав структурных групп в углях
Г1.2. Химическое модифицирование углей для изучения их строения
1.1.3. Минеральные компоненты в угле
1.1.4. Полимерное строение углей
1.1.5. Характеристика физической структуры углей
1.1.6. Диффузия растворителей в угле
1.2. ГИДРОГЕНИЗАЦИИ УГЛЕЙ В РАСТВОРИТЕЛЯХ
1.2.1. Реакционная способность природных углей при гидрогенизации
1.2.2. Влияние модифицирования углей на их активность при ожижении
1.2.3. Действие растворителей при ожижении углей
1.2.4. Г пирогенизация угля СО-содержащими газами
1.3. КАТАЛИЗАТОРЫ ГИДРОГЕНИЗАЦИИ УГЛЯ
1.3.1. Катализаторы на основе соединений молибдена и других переходных металлов
1.3.2. Железосодержащие катализаторы
1.3.3. Применение руд и продуктов их переработки в качестве катализаторов гидрогенизации угля
1.4. СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО ТОПЛИВА ИЗ УГЛЯ
1.4.1. Характеристика некоторых процессов ожижения угля
1.4.2. Сравнительная оценка бурых углей Канско-Ачинского бассейна
как сырья для получения СЖТ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ГЛАВА 2. ИСХОДНЫЕ УГЛИ, СПОСОБЫ ИХ МОДИФИЦИРОВАНИЯ,
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. ИСХОДНЫЕ УГЛИ, МЕТОДЫ ИХ МОДИФИЦИРОВАНИЯ, ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА
2.2. ХАРАКТЕРИСТИКА МАКРОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СВОЙСТВ УГЛЕЙ
2.3. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ УГЛЕЙ И СОСТАВА ПРОДУКТОВ ПРЕВРАЩЕНИЯ
2.3.1. Методы исследования термического превращения углей
2.3.2. Проведение опытов по гидрогенизации углей в растворителях
2.3.3. Методы изучения состава и свойств продуктов превращения углей

2.4. КАТАЛИЗАТОРЫ, МЕТОДЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО МОДИФИЦИРОВАНИЯ УГЛЕЙ
НА ИХ СВОЙСТВА
3.1 .ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА ИСХОДНЫХ И МОДИФИЦИРОВАННЫХ УГЛЕЙ
3.1.1. Буроугольная серия
3.1.2. Каменные угли
3.2. ИЗУЧЕНИЕ МАКРОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СВОЙСТВ УГЛЕЙ
3.2.1. Буроугольная серия
3.2.2. Каменноугольная серия :
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ МОДИФИЦИРОВАНИЯ НА ТЕРМИЧЕСКОЕ И
ТЕРМОХИМИЧЕСКОЕ ПРЕВРАЩЕНИЕ УГЛЕЙ
4.1. Термическая деструкция
4.2. ГИДРОГЕНИЗАЦИЯ В ТЕТРАЛИНЕ
4.3. ГИДРОГЕНИЗАЦИЯ В МЕТАНОЛЕ
4.4. ПРЕВРАЩЕНИЕ В СМЕСИ МЕТАНОЛА И ЖОИ
ГЛАВА 5. ПРЕВРАЩЕНИЕ БУРОГО УГЛЯ В СПИРТСОДЕРЖАЩИХ
СРЕДАХ
5.1. Сравнительные исследования превращения бурого угля в низкомолекулярных алифатических спиртах
5.2. Превращение в метаноле углей различной природы количественный анализ реакции МЕТИЛИРОВАНИЯ
5.3. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕАКЦИЙ ПРЕВРАЩЕНИЯ БУРОГО УГЛЯ В СПИРТАХ ДЕЙТЕРОИЗОТОПНЫМ МЕТОДОМ
5.4. СИНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ БИНАРНЫХ СМЕСЕЙ ТЕТРАЛИНА СО СПИРТАМИ
5.5. ГИДРОГЕНИЗАЦИИ БУРОГО УГЛЯ В НИЗШИХ АЛИФАТИЧЕСКИХ СПИРТАХ
В ПРИСУТСТВИИ КАТАЛИЗАТОРОВ
5.5.1. Zn-Cr катализаторы
5.5.2. Катализаторы на основе соединений железа и других переходных металлов
5.5.3. Влияние концентрации спирта на выход и состав продуктов гидрогенизации угля
ГЛАВА 6. ГИДРОГЕНИЗАЦИЯ БУРОГО УГЛЯ В УГЛЕВОДОРОДНЫХ Н-ДОНОРНЫХ РАСТВОРИТЕЛЯХ НА ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ РУДНЫХ КАТАЛИЗАТОРАХ
6.1. ХАРАКТЕРИСТИКА СОСТАВА РУДНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ
6.2. ИЗУЧЕНИЕ РОЛИ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ КАТАЛИЗАТОРОВ ПРИ ГИДРОГЕНИЗАЦИИ БУРОГО УГЛЯ В ТЕТРАЛИНЕ
6.3. КАТАЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РУДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ ПРИ

ГИДРОГЕНИЗАЦИИ БУРОГО УГЛЯ В РАСТВОРИТЕЛЯХ
6.4. МЕХАНОХИМИЧЕСКАЯ активация рудных катализаторов для ГИДРОГЕНИЗАЦИИ БУРОГО УГЛЯ
6.5. ГИДРОГЕНИЗАЦИЯ БУРОГО УГЛЯ СИНТЕЗ-ГАЗОМ В ПРИСУТСТВИИ
РУДНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ
6.6. СОПОСТАВЛЕНИЕ РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ ПРИ ГИДРОГЕНИЗАЦИИ БУРЫХ УГЛЕЙ КАБ И БУРОГО УГЛЯ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ЯЛЛОУРН АВСТРАЛИИ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Исследования с дейтерированным тетралином показали [141,142], что одной из лимитирующих стадий ожижения угля является отрыв атома водорода от молекулы Н-донорного растворителя. По этой причине структурные исследования, базирующиеся на кинетических данных, по-видимому, нельзя считать достаточно корректными, поскольку они в большой степени отражают способность молекулы растворителя отдавать водород.
Принципиально важен вопрос об интерпретации динамики свойств твердой ОМУ в процессе ожижения. Исследования Калечица, Коробкова с соавторами на модельных системах убедительно показали [138], что различия в реакционной способности присутствующих в угле фрагментов достигают многих порядков. Отдельные ковалентные связи могут разрушаться уже на стадии нагрева, поэтому в ходе реакции происходит непрерывная перестройка структуры и, следовательно, непрерывное изменение реакционной способности. По существу, уже на стадии подготовки к ожижению в угле отсутствуют структуры, которые были идентифицированы в исходном состоянии.
Трудность учета всех отмеченных факторов обусловливает то обстоятельство, что, как правило, кинетические модели обладают слабой предсказательной способностью. Тем не менее, безусловно, они важны в технологическом отношении при оценке возможного влияния тех или иных переменных на показатели процесса.
1.2.2. Влияние модифицирования углей на их активность при ожижении
Предварительная обработка утля растворителями -известный эффективный способ повышения его реакционной способности [172-174]. После обработки бурого угля гидроксидом тетрабутиламмония прирост конверсии при гидрогенизации в тетралине при 400°С составил 12%, а выхода масел 18% (почти в 1,5 раза) [172]. Предполагается, что под действием растворителей происходит лабилизация макромолекулярной структуры, в результате чего она становится более открытой и доступной для тетралина.
Мур [175] подвергал угли сначала переалкилированию в среде фенола, а затем изучал их поведение при гидрогенизации в присутствии катализаторов. Не было обнаружено существенного различия в активности исходных и пере-алкилированных углей. Шарма [176] наблюдал лишь небольшое увеличение выхода легких масел при гидрогенизации предварительно переалкилированного бурого угля. По данным Григорьевой и Лесниковой [58], активность переалкилированного бурого угля КАБ при гидрогенизации без катализатора была даже заметно меньше, чем исходного (конверсия 33% и 56%, соответственно). Авторы объяснили это тем, что в обработанном угле отсутствовали фрагменты, связанные алкильными мостиками. Замена таких фрагментов фенолом приводила к