基于溶脹效應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園區神木富油能源科技有限公司，陜西 神木719319）

1 溶脹效應對煤——油共處理體系產生的影響

溶脹效應對于煤——油共處理體系會產生重要的影響，實際工作過程中對于這項工作應該保持高度重視。溶脹效應對煤——油共處理體系的影響主要體現在兩方面：

其一，不同溶脹劑對煤——油共處理體系的影響。在實際應用過程中，如果是采用不同的溶脹劑，產生的液化效果也會不同。各種溶脹劑之間的性質是不同的，這就會導致溶脹煙煤之間產生巨大差異。溶脹煤同原料油之間的匹配性，以及液化體系自身的復雜性，這些都會影響到處理體系，會使得處理體系液化性產生出不同的差異。這是我們在實際工作過程中需要重視的一點。

其二，不同溫度對煤——油共處理體系的影響。實際工作中在使用同一種溶脹劑的前提下，不同的溫度會帶來不同的結果。以某溶脹劑為例，在實際工作過程中讓其處于不同溫度環境下，觀察結果就會發現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化率都會受到影響進而增大。與此同時，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重要因素。

2 分散型催化劑對溶脹煤——油共處理體系的影響

鐵系催化劑是一種基于溶脹效應而產生的分散型催化劑，這種催化劑對煤——油共處理體系會產生重要影響。在實際工作過程中應該保持高度重視。我們以神化煙煤、內蒙褐煤以及Du-84和LGAR兩種配油相組合為例來進行說明。對于分散型催化劑對溶脹煤——油共處理體系的影響，我們應該從以下幾點來進行分析：

第一，制備方式的不同對體系產生的影響不同。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，主要是采用負載浸漬型、分散型以及負載溶脹型三種方式。通過詳細對比能夠發現，分散型催化體系的催化效果要好于空白體系；負載溶脹型催化體系的催化效果又要好于分散型催化體系。以甲苯焦收率來進行說明，負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到22.17%和18.96%，從中我們可以看到不同的制備方式所產生的差異，負載溶脹型催化劑在應用過程中能夠有效改變鐵鹽在煤上的微觀結構和煤的接觸狀態。

第二，負載溶脹型催化劑對神化煙煤以及Du-84處理體系的影響。實際工作中以五種不同的溶脹劑H2O、CH3OH、A、B、D來進行說明。工作過程中發現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用能夠有效提升整個體系液化效果。再詳細比較這五種不同的溶劑就會發現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。

負載溶脹型催化劑對神化煙煤與LGAR共處理體系的影響。對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作硫化助劑來進行分析。通過分析處理結果會發現這種共處理體系的液化效果都是要好于原煤體系的。之所以會出現這種結果，主要是因為負載溶脹型催化劑在其中起到了作用，從而使得整個體系液化轉化率得到了提升。經過分析還會發現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瀝青轉化，這同其他四種體系是相反的。

第三，負載溶脹劑對內蒙褐煤與LGAR處理體系以及對Du-84處理體系的影響。實際工作過程中經過試驗發現在內蒙褐煤與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。從中就會發現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。

在內蒙褐煤與Du-84處理體系中，經過試驗發現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看都是好于內蒙褐煤與LGAR體系。兩種體系經過對比就會發現Du-84溶脹煤處理體系產量較高、重油產率較低，液化率以及轉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于LGAR體系。總結以上試驗結果，我們可以看出Du-84是最適合做煤——油共處理反應的配油。

以上詳細分析了負載溶脹劑對四組情況的影響，經過詳細科學地分析后，我們會發現在采用了催化劑之后，減壓尾油得到了有效改變。催化劑的應用對于促進瀝青質向輕組分轉化有重要影響。此外，飽和芳香烴組分的收率也將會明顯提升，膠質收率會變得增加緩慢、瀝青質收率會大幅降低。通過以上分析能夠看到催化劑對共處理體系的顯著影響。

3 XRD表征結果

經過科學分析，在采用XRD表征之后會得出以下結果：負載型催化劑主要以高分散狀態存在于載體煤表面上，它在升溫過程中也將會逐步轉化為晶態高活性Fe1-xS。此外在A溶劑中，所制備催化劑的活性是非常高的，實際工作過程中也是最不容易聚結的，這是我們需要注意的一點。

煤——油共處理體系的研究是化工行業的重要內容，在今后工作過程中對基于溶脹效應的分散性催化劑的應用應該保持高度重視，要采取專業措施來提升生產工藝水平。

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