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    • 论文
    主办单位:煤炭科学研究总院出版传媒集团、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

    【综述】低阶煤催化加氢转化研究进展

    2021-03-25   来源:煤炭学报   作者:赵云鹏,吴法鹏,司兴刚

      低阶煤有机质缩合程度低,富含桥键和侧链,H/C和挥发分高,具有较高的化学反应性。催化加氢转化是从低阶煤中获取液体燃料和化学品的有效途径之一。

      

      然而,低阶煤氧含量和水含量高,在加氢转化过程中会增加氢耗和能耗,不利于油类的生成,且给产物分离带来困难。

      

      此外,催化加氢转化通常在高温高压条件下进行,产品组成复杂且重质化程度高,导致成本高但收益低。

      

      如何优化反应体系,进而提高低阶煤转化率和液体产物收率,是低阶煤催化加氢转化亟待解决的问题。

      

      催化剂是低阶煤催化加氢转化的核心,发挥着活化氢气、促进加氢转化和脱除杂原子的作用,直接决定反应体系苛刻程度和产物品质。

      

      反应条件作为反应体系另一组成要素,既可控制煤中共价键断裂速率及活性氢生成与转移,又能抑制缩聚反应,进而影响催化剂性能和产物组成分布。

      

      此外,预处理可以改变煤物理结构与化学活性,从而影响低阶煤催化加氢转化特性。

      

      中国矿业大学赵云鹏教授团队联合新疆大学的科研人员在近期发表的《低阶煤催化加氢转化研究进展》(点击查看)一文中综述了反应条件(温度、溶剂、气氛和压力)与预处理方法(热预处理、溶胀预处理、萃取预处理以及水热预处理)对低阶煤催化加氢转化或直接液化影响的研究进展,以及铁基催化剂、过渡金属催化剂、酸催化剂、固体超强碱催化剂等主要的低阶煤加氢转化催化剂。

      

      最后,研究人员指出:

      

      温和条件下CHC(催化加氢转化)是低阶煤清洁利用方式之一。基于低阶煤组成和结构特征设计催化剂、选择反应体系和预处理方式是实现低阶煤CHC高转化率和高油收率的基础。

      

      因此,研究反应条件如温度、溶剂、氛围和压力对低阶煤CHC的影响,可以优化反应体系,给出适宜的反应条件。

      

      此外,对低阶煤进行预处理,可以降低煤中水和有机氧含量,破坏氢键等缔合作用,抑制交联反应,改善低阶煤CHC活性。

      

      催化剂在低阶煤加氢转化过程中直接影响工艺成本和产物品质,深入研究催化剂与活性氢的生成和转移、以及催化剂、反应体系和预处理方式之间的相互作用,对低阶煤在相对温和条件下加氢转具有重要作用。

      

      目前,温和条件下低阶煤CHC尚停留在实验室阶段,主要研究内容为低阶煤分子结构特征、催化剂的筛选和反应机理的探究。未来低阶煤CHC的发展方向是进一步了解煤结构组成与反应性之间的关系,开发高效稳定且环境友好地催化剂,定向破坏低阶煤的大分子结构,提高目标产物收率。


    这项研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、江苏省高校优势学科项目的资金支持。


    作者简介:赵云鹏,男,河南驻马店人,教授。 E-mail: zhaoyp@cumt.edu.cn。曹景沛,男,山东枣庄人,教授。E-mail: caojingpei@cumt.edu.cn


      责任编辑:宫在芹

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