煤与木屑共液化的动力学模型

基于煤与木屑以及高分子的中间产物和最终产物结构的不均匀性及煤与木屑中包含大量的顺序和平行反应的事实,提出一个模拟煤与木屑共液化的反应动力学模型。该模型认为煤与木屑共液化经历了以下过程;煤与木屑裂解生成沥青烯、前沥青烯和小分子的气态产物;沥青烯与前沥青烯进一步转化生成油,反应的活化能分别为59.8KJ/mol、43.7KJ/mol和84.0KJ/mol。其中,在一定的反应条件下煤与木屑以及沥青烯与前沥青烯均分为两部分;即可反应部分和不可反应部分,由此得到的理论值与实验值能够较好地吻合。     

煤液化动力学模型的研究~+

根据煤结构的不均匀性及煤液化中包含大量串联和并联反应的事实,提出了一模拟煤液化的数学模型。该模型把液化过程处理为两组不可逆反应的串联(即煤裂解生成沥青烯和前沥青烯;沥青烯和前沥青烯生成油),其中每组都包含一系列不同组分的平行反应,从理论上可认为这些反应的活化能服从高斯分布。这一模型能较好地描述同一煤中各组分液化难易程度的不同,也合理地解释了煤液化中表现反应活化能随转化率增加而上升的现象。由此得到的理论值不仅和实验数据一致,也和文献值较好符合。     

年轻煤在石油重油中加氢液化的研究——煤液化动力学初探

在微型反应釜中,进行了兖州煤的加氢液化动力学试验,并用四氢呋喃、苯和环已烷将液化产物分离。结果表明:在液化过程中确实存在前沥青烯、沥青烯等中间组分,且随反应时间延长依次出现最大值,油、气一开始就有,但主要是在后面反应中生成的。采用微分法对数据进行处理得出表现活化能,煤裂解为50～71KJ/mol,由沥青烯或前沥青烯生成油为71～130KJ/mol,同时也探讨了引起速度常数随时间变化的原因     

神华煤与秸秆共液化研究

以神华不粘煤和玉米秸秆为原料,系统研究了神华煤与秸秆的质量配比、初始氢压、反应时间和温度对共液化的影响.结果表明,秸秆能有效促进神华煤的转化,提高油产率;在秸秆：神华煤的质量配比为2∶8,反应温度440℃,反应压力为9MPa,反应时间60min条件下,反应体系转化率、油产率均达到最大值,此时转化率和油产率分别高达83.45％和61.79％.     

煤加氢液化反应的研究

本文研究了煤的加氢液化反应,考察了从中试装置得到的循环油催化预加氢和含硫化氢的反应气体对煤液化的影响,得到如下结果: 1.循环油预加氢后能使煤的液化转化率提高约10%。最佳条件为435℃,H_2冷压90巴和30分钟,煤的转化率可达80%,其中沥青烯产率50%,油产率28%,气体产率2%。若在此条件下再添加钴-铝催化剂,油产率可增加到42%。2.H_2S与H_2、CO和Ar混合对煤液化有促进作用,煤的转化率比单独用H_2、CO和Ar高5—10%。3.讨论了煤加氧液化机理。对煤→沥青烯→油这一简化的反应方程式计算了反应速度常数K_1,K_2和活化能E_1,E_2。E_1 16大卡/摩尔,E_3 24大卡/摩尔,与文献符合。     

合成气气氛下含水量对锡林浩特煤液化性能的影响

在合成气气氛下考察了含水量对锡林浩特煤液化性能的影响。结果表明:在合成气气氛下,煤中适当含水可促进煤在液化过程中的转化。当含水量为7.5%(质量分数)时,锡林浩特煤的液化转化率最高,为84.59%;当煤中含水量较高时,煤的转化率明显降低。此外,煤中适当含水更有利于水煤气变换反应的进行。当含水量为7.5%时,合成气中的CO转化率最高,为26.00%;但随着煤中含水量的增加,CO转化率降至16.93%。通过沥青烯与前沥青烯的红外光谱发现:沥青质中存在大量羟基,煤中的水促进了煤中官能团侧链断裂;但当煤中含水量大于15.0%时,沥青质发生缩聚反应导致煤的液化产率有所降低。     

铁基催化剂对胜利褐煤液化的影响

考察了不同温度下,α-FeOOH、FeSO4·7H2O及其混合物对蒙东胜利褐煤液化性能的影响。结果表明:α-FeOOH在450℃时液化转化率达到97.47%,FeSO4·7H2O在425℃时液化转化率达到97.21%;当温度低于400℃时,α-FeOOH和FeSO4·7H2O之间存在协同作用,α-FeOOH和FeSO4·7H2O混合可能生成类似Fe2O3/SO42-超强酸的活性组分,促进煤转化成前沥青烯,同时α-FeOOH的存在促进了前沥青烯向沥青烯和油气转变,提高了油气产率;当温度高于400℃时,α-FeOOH和FeSO4·7H2O混合可能会加剧前沥青烯结焦,导致转化率比α-FeOOH与FeSO4·7H2O单独作催化剂时低。     

神华煤直接液化反应动力学的辨识和量化

煤液化技术在当前我国的石油供需形势下尤为重要,其中动力学的研究对于煤液化理论的拓展有重要的指导意义。充分考虑了煤液化过程中可逆反应的存在,基于集总动力学的方法,提出了神华煤直接液化反应动力学模型,并采用了引入多重退火交叉策略的遗传算法估算参数值。通过估算值与实验值相比较,平均相对误差均小于10%。表明该遗传算法对于集总动力学参数的估值很有优势,而且所提出的动力学模型反应网络也具有一定的合理性和适用性。     

水或四氢萘介质下胜利褐煤的直接加氢液化性能

根据褐煤含水量高的特点,研究了水为溶剂下胜利褐煤的加氢液化行为,并与传统的四氢萘(THN)溶剂进行了比较。在380℃、THN为溶剂和H2气氛条件下,煤的液化转化率达到85.3%,其中油气产率和沥青质产率分别为73.2%和12.1%,液化过程中热解产生的自由基碎片是通过供氢溶剂获得活性氢,而非从气相的氢气中直接获得。相对于H2和N2气氛,在CO气氛下以水为溶剂进行的煤液化实验和胜利褐煤表现出优良的液化性能,液化转化率达到70.2%,其中油气产率58.1%,沥青质产率12.1%。在CO/H2O系统中,发生的水煤气变换反应(WGSR)能产生高活性氢,该活泼氢能与煤热解产生的自由基结合生成稳定的液化产物,从而提高了液化的转化率。实验结果表明,在CO气氛下以水为溶剂的液化工艺是可行的,是一种适合含水量较高的褐煤的直接液化工艺。     

年青煤在石油重油中加氢液化的研究

在小型高压釜中试验了不同石油重油和催化剂对煤加氢液化的影响。结果表明,煤的转化率随石油重油中芳烃含量增加而提高,在试验条件下以红旗煤在羊三木减二线油中加氢的转化率为最高,达到60%,向石油重油添加四氢蔡或甲基萘油馏份对煤液化有利。不同的氧化铁型催化剂对煤在石油重油中加氢液化生成油都有一定的催化作用,其中以山东赤泥为最好,在试验条件下可使煤转化率增加7.4%,油与气产率增加22.4%,沥青烯产率下降15%,此外还考察了九种煤在石油重油中加氢液化的性能。     

衰竭开发沥青质析出相态及数值模拟研究

在油田开发过程中,沥青质沉积可导致地层孔隙堵塞,造成油田产量下降,因此开展沥青质沉积规律研究非常必要。本文在室内实验的基础上,研究了沥青质的相态特征,利用气-液-固三相平衡理论绘制了沥青质析出包络线图,得到了沥青质析出的温度和压力范围。根据A油田实际资料,建立了沥青质模拟的数值模拟模型,能够模拟沥青质析出、絮凝、沉淀和伤害四个过程;分析了沥青质析出对地层的伤害,随着沥青质的析出,地层孔隙度和渗透率降低,原油粘度增加;研究了沥青质析出对采出程度的影响,考虑沥青质时,生产10年采出程度下降2.3%,最优井底流压为35MPa。     

CO_2对煤低温氧化反应过程的影响实验研究

为了深入研究CO2对煤低温氧化反应的影响,利用程序升温油浴实验装置,研究在不同CO2浓度下煤样的自燃特性。采集南屯矿煤样,破碎并筛分出混合平均粒径为4.18 mm的煤样,向试验管煤样中通入不同配比的混合气体,实验控制升温速度为0.3℃/min,供气量为190 mL/min.测定在6种不同浓度CO2气氛下的煤样低温氧化特性,实验结果表明:CO2浓度越高,煤样耗氧速率越小,CO产生率降低。在起始阶耗氧速率相差不大,煤氧复合作用以物理吸附和化学吸附为主,后期阶段以化学反应为主,变化明显。相比于空气气氛下,CO2气氛下煤样活化能有所提高,在40~100℃的温度范围内煤氧作用的活化能值由17.85 kJ/mol升高至22.71 kJ/mol,氧化反应速率降低,表明CO2的加入降低了煤的氧化反应速率,抑制了煤的氧化反应。     

贵州水城晚二叠世树皮体成烃的演化特征

采用岩石热解、热解气相色谱以及开放体系下热模拟等方法,对贵州水城含树皮体煤中的主要组分——树皮体的生烃潜力、烃类组成特征、成烃演化规律进行了较为详细的研究。结果显示,树皮体的生烃潜力(S₁＋S₂)和氢指数(HI)都较高,分别为297.1和491mg/g;在高成熟条件下树皮体仍能生成大量烃类物质,其生烃高峰期集中在VR₀为1.55%左右;烃类组成以轻质烃(凝析油或轻质油)占绝对优势,湿气次之,并且烯烃含量较高(此现象与开放体系热模拟有关);气态烃与液态烃演化规律相似,据此可以认为,气态烃很大一部分是由液态烃进一步裂解来的。     

Kinetic study of hydrocarbon generation of oil asphaltene from Lunnan area, Tabei uplift

The molecular compositions and molecular carbon isotopic compositions of gas hydrocarbons produced in the hydrocarbon generation of oil asphaltene from Lunnnan area were investigated by pyrolysis of asphaltene sealed in gold tube in a limited system. The experimental results indicated that oil asphaltene from Lunnan area had relatively high generation potential of methane. However, the molecular compositions and molecular carbon isotopic compositions of gas hydrocarbons in the hydrocarbon generation of oil asphaltene exhibited different characteristics from that of gas hydrocarbons by primary cracking of kerogen and secondary cracking of oil. Based on kinetic simulation with paleo-geothermal data of oil reservoir, the methane produced by cracking of oil asphatene was characterized by relatively light carbon isotopic compositions. This result could not explain relatively heavy carbon isotopic compositions of natural gas from Lunnan area. Pyrolysis of kerogen from source rocks under very high temperature probably made remarkable contributions to natural gas from Lunnan area.     

分散型镍、铁催化剂用于重油-煤的加氢共炼研究

将硝酸镍和硝酸铁分别溶于水、甲醇或N,N二甲基甲酰胺(DMF),然后通过高速剪切分散在重油中,脱除溶剂后在350℃下采用升华硫预硫化成为分散型镍、铁催化剂,用于重油-煤加氢共炼。结果表明:与水溶性镍、铁催化剂相比,有机溶剂化的镍、铁催化剂前体在重油中由于黏度较小和相容性较好而具有更好的分散性,并且DMF做溶剂的性能优于甲醇;预硫化后甲醇化的镍、铁催化剂颗粒分别可达50和120 nm,而采用DMF相应的催化剂颗粒为10～40和30～50 nm,并且催化剂粒径均匀;在420℃、1 h、冷氢压8.0 MPa和煤与重油质量比1∶3的反应条件下,与以水为溶剂相比,采用甲醇或DMF为溶剂,尤其是DMF制备的镍、铁催化剂更能明显改善轮古常压渣油、Du-84特稠油与神华烟煤以及内蒙褐煤的加氢共炼效果;有机溶剂化制备的镍、铁催化剂在硫化和共炼条件下不容易聚结失活,并且DMF作溶剂的性能优于甲醇。     

CO2驱替沥青质原油长岩芯实验及数值模拟

针对CO2驱油过程中出现的沥青质固相沉积现象,综合考虑注气过程中沥青质在多孔介质中的沉积、吸附及堵塞效应,建立了CO2驱替含沥青质原油多相多组分渗流模型。以长岩芯实验为基础,拟合实验数据表明使用本文建立的模型计算的采收率与实验值更接近。同时对CO2气驱过程中沥青质沉积规律进行了探讨,模拟研究表明,注入CO2过程中,沥青质沉积首先发生在注入端;沥青质吸附也首先发生在注入端,但随着注入气量的增加,存在解吸附过程;沥青质沉积前缘与注气前缘一致,说明注入CO2是导致原油中的沥青质沉积的主要原因。