加氫裂解反應是煤直接液化中的重要方式之一,高活性催化劑的制備是煤炭液化中的關鍵技術。本課題將三氟甲磺酸(TFMSA)浸漬于凹凸棒土(AP)上,制備了負載型固體酸催化劑TFMSA/AP,并對其進行傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)、掃描電鏡-電子能譜儀(SEM-EDS)、X射線衍射儀(XRD)、比表面積孔徑分析儀(BET)、光電子能譜儀(XPS)和NH3程序升溫脫附儀(NH3-TPD)等多種手段表征分析,結果表明TFMSA在載體表面及孔隙中有效負載,載體與活性組分之間存在相互作用,TFMSA/AP具有超強酸性,酸含量為1.02 mmol/g。以二(1-萘)甲烷(DNM)、苯基芐基醚(BOB)作為探針反應,考察催化劑的活性,并優(yōu)化反應條件,結果表明TFMSA/AP對DNM和BOB均具有很高的催化裂解活性,兩者的轉化率分別為87%和98%。以蒙東褐煤(ML)的萃余殘渣(MLER)和熱溶殘渣(MLTDR)作為研究對象,在TFMSA/AP催化作用下進行催化加氫裂解(CHC),并用非催化加氫裂解(NCHC)作為對比實驗,通過GC/MS對MLER和MLTDR的CHC和NCHC所得可溶組分(SPs)進行定性和定量分析,考察TFMSA/AP對煤殘渣加氫裂解的催化作用。MLER和MLTDR的CHC收率均明顯大于NCHC收率,且CHC所得SPs中芳烴、酚類、含硫化合物(SCOCs)和含氮化合物(NCOCs)含量均高于NCHC,說明TFMSA/AP對煤殘渣大分子結構中芳烴和酚類的生成以及硫和氮元素脫除有顯著的促進作用,MLER和MLTDR中CHC所得SPs中酚類的含量最高,且苯酚的同系物在酚類中所占比重最大,芳烴含量次之,苯的同系物在芳烴中所占比重最大,而NCHC所得SPs中酯類的含量最高,乙酯類的同系物在酯類中所占比重最大。選取含Car–Calk鍵烷基芳烴和含C–O鍵的烷基芳醚作為煤相關模型化合物考察TFMSA/AP的催化加氫裂解機理。結果表明TFMSA/AP釋放的質子選擇性進攻芳環(huán)的取代位和轉移到醚橋鍵的氧原子上導致Car-Calk和C-O橋鍵斷裂分別是烷基芳烴和芳醚發(fā)生加氫裂解反應的關鍵步驟�；诤珻ar–Calk和C–O橋鍵的兩類模型化合物的裂解機理,并結合煤殘渣CHC和NCHC所得SPs的族組分分布,揭示了煤樣中芳烴和酚類的生成機理。
【學位單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：TQ529.1
【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 煤的結構研究
    1.3 煤直接液化技術背景
    1.4 煤直接液化中的催化劑
    1.5 研究內(nèi)容及意義
2 實驗部分
    2.1 蒙東褐煤的預處理
    2.2 試劑與儀器
    2.3 催化劑的制備與表征
    2.4 實驗方法與步驟
    2.5 產(chǎn)物分析
3 催化劑表征與反應性能
    3.1 催化劑TFMSA/AP的FTIR表征
    3.2 催化劑TFMSA/AP的SEM-EDS表征
    3.3 催化劑TFMSA/AP的XRD表征
    3.4 催化劑TFMSA/AP的BET表征
    3.5 催化劑TFMSA/AP的XPS表征
    3.6 催化劑TFMSA/AP的NH3-TPD表征
    3.7 DNM的催化加氫裂解反應條件優(yōu)化
    3.8 BOB的催化加氫裂解反應條件優(yōu)化
    3.9 本章小結
4 MLER和MLTDR的表征分析
    4.1 元素分析
    4.2 紅外光譜分析
    4.3 熱失重分析
    4.4 XPS分析
    4.5 本章小結
5 MLER和MLTDR的催化加氫裂解反應
    5.1 反應收率
    5.2 MLER和MLTDR中催化和非催化可溶組分的GC/MS分析
    5.3 本章小結
6 TFMSA/AP催化ML殘渣加氫裂解反應機理探討
    6.1 DNM的催化加氫裂解反應機理分析
    6.2 BOB的催化加氫裂解反應機理分析
    6.3 MLER和MLTDR催化加氫裂解反應機理
    6.4 本章小結
7 結論與創(chuàng)新點
    7.1 結論
    7.2 創(chuàng)新點
參考文獻
附錄
作者簡歷
學位論文數(shù)據(jù)集

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本文編號：2880974