加氫裂解反應(yīng)是煤炭液化的一種重要方式,尋找合適的催化劑是是煤炭液化的關(guān)鍵技術(shù)。本論文制備了一種新型磁性負(fù)載型固體超強(qiáng)堿催化劑(MSSB):以Fe SO4·7H2O和Fe Cl3·6H2O作為鐵源,采用共沉淀法制備出納米Fe3O4顆粒,然后以此納米Fe3O4為磁核,包裹一層介孔的Si O2,制備出易回收的核殼結(jié)構(gòu)的介孔磁芯,然后負(fù)載活性組分Mg2Si,制備了可回收磁性固體超強(qiáng)堿催化劑。催化劑經(jīng)過(guò)一系列表征,透射電鏡(TEM)、高分辨透射電鏡(HRTEM)能量分散色譜(EDX)、X射線衍射(XRD)、CO2程序升溫脫附(CO2 TPD)、比表面積孔徑分析(BET)和樣品振動(dòng)磁量計(jì)(VSM)等,結(jié)果表明制備的催化劑不僅比表面積大,具有介孔結(jié)構(gòu),而且具有超順磁性,易回收,堿強(qiáng)度較高。利用苯基芐基醚(BOB)作為反應(yīng)探針,考查了不同反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、初始?xì)錃鈮毫?IHP)及物料比對(duì)BOB催化加氫裂解反應(yīng)的影響,發(fā)現(xiàn)隨著反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和催化劑MSSB添加量的增加,BOB的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物收率明顯增加,但I(xiàn)HP的提高對(duì)BOB的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物收率影響較小。以霍林郭勒褐煤(HL)作為研究對(duì)象,MSSB存在下于300 oC時(shí)進(jìn)行逐級(jí)催化加氫裂解反應(yīng),用GC/MS定性和定量的檢測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物中化合物的類型和含量,并用相同反應(yīng)條件但無(wú)催化劑存在的加氫裂解反應(yīng)作為對(duì)比實(shí)驗(yàn),研究催化劑對(duì)褐煤加氫裂解反應(yīng)的影響。在MSSB催化作用下,HL的加氫裂解反應(yīng)產(chǎn)物收率明顯高于無(wú)催化劑存在時(shí)的反應(yīng)收率,并且HL加氫裂解產(chǎn)物中芳烴和酚類含量都明顯高于無(wú)催化劑時(shí)產(chǎn)物中相應(yīng)種類的含量,這說(shuō)明MSSB對(duì)煤大分子結(jié)構(gòu)中的有機(jī)小分子的釋放有顯著的促進(jìn)作用,尤以對(duì)褐煤中芳烴和酚類的生成有很大的促進(jìn)作用。在MSSB存在下,利用多種煤的相關(guān)模型化合物進(jìn)行催化加氫裂解反應(yīng)推測(cè)反應(yīng)機(jī)理。結(jié)果表明,BOB、1-甲氧基萘(1-MON)和二芐醚(DBE)均發(fā)生了加氫裂解反應(yīng),生成了相應(yīng)的C-O橋鍵裂解所得產(chǎn)物,說(shuō)明MSSB能夠高選擇性地使C-O鍵斷裂。由于催化劑MSSB的超強(qiáng)堿性可以使H2異裂生成可以自由移動(dòng)的H-以及吸附在MSSB表面的不可自由移動(dòng)H+,H-能夠選擇性的轉(zhuǎn)移到芳醚的取代位,促使C-O橋鍵斷裂。在催化加氫裂解反應(yīng)中,H-的生成是反應(yīng)的關(guān)鍵步驟,H-轉(zhuǎn)移到芳醚的取代位上是發(fā)生反應(yīng)的決定性步驟。由模型化合物的反應(yīng)來(lái)推測(cè)煤加氫裂解的反應(yīng)機(jī)理。
【學(xué)位單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TQ529
【部分圖文】：

16（c） （d）圖 3 1 納米 Fe3O4顆粒（a）、MMC 載體（b, c）和 MSSB 催化劑（d）的 TEM 顯微照片F(xiàn)igure 3-1 TEM image of nano-Fe3O4(a), MMC supports (b, c) and MSSB catalyst (d)表 3 1 樣品表面主要元素的原子豐度（%）Table 3-1 Atomic densities of main elements on the surface of samples (%)樣品 C O Fe Si Mg Al ClFe3O443.36 39.59 17.05 MMC 13.77 53.79 22.76 9.67 MSSB 11.66 43.09 13.62 11.5 16.77 11.69 1.67

5 HL 催化加氫裂解反應(yīng) 為 3 MPa，保持 300oC 時(shí)在高壓釜內(nèi)反應(yīng) 2 h，得到環(huán)己烷催F1CHC，利用同樣的操作，反應(yīng)殘?jiān)俅渭尤敫邏焊玫降诙?jí)產(chǎn)物 SF2CHC、第三極乙醇催化加氫裂解產(chǎn)物 SF3CHC及第四級(jí)解產(chǎn)物 SF4CHC，濃縮后均利用 GC/MS 檢測(cè)分析。催化劑存在，其他反應(yīng)條件相同的情況下進(jìn)行的加氫裂解反應(yīng)別得到環(huán)己烷、甲醇、乙醇、異丙醇的非催化加氫裂解產(chǎn)物 SF3NCHC、SF4NCHC。

的 GC/MS 分析（GC/MSAnalysis of SF1）-6和圖5-7所示為HL的環(huán)己烷CHC和NCHC的產(chǎn)物總離子流HC中僅檢測(cè)到 49 種有機(jī)化合物，但是 SF1CHC中檢測(cè)到了 71 種測(cè)到的有機(jī)化合物進(jìn)行分類，可分為烷烴、烯烴、芳烴、醇類類和其他有機(jī)化合物（OSs），這些有機(jī)物分別列于表 5-1 至表HC 和 CHC 產(chǎn)物族組成分布如圖 5-8 所示，從圖 5-8 中可以看C 的所得產(chǎn)物中不同種類有機(jī)物的含量由大到小的順序是：烷酯類＞烯烴，CHC 所得產(chǎn)物中不同類別有機(jī)物含量由大到小烴＞酚類＞烯烴＞酯類＞醛類＞醇類。從圖 5-8 中也可以明顯產(chǎn)物中的烷烴、芳烴和酚類的含量大于 NCHC 所得產(chǎn)物中的所得產(chǎn)物中的酯類、醛類的含量遠(yuǎn)小于 NCHC 所得產(chǎn)物中的含的含量差別很小。這說(shuō)明在第一級(jí)加氫裂解反應(yīng)中，MSSB 能烴、芳烴和酚類的產(chǎn)生，降低酯類、醛類的含量。造成這種結(jié)在 MSSB 的催化作用下，HL 中的 C-O 鍵選擇性的斷裂，促使的含量明顯增加。具體反應(yīng)機(jī)理將在第七章中進(jìn)行探究。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2808377