Джан Лей

† Училище по геология и околна среда, Университет за наука и технологии в Сиан, Сиан 710054, Китай

‡ Ключова лаборатория за проучване и комплексно използване на въглищните ресурси, Министерство на природните ресурси, Сиан 710021, Китай

Шу Хао

§ Училище за водни ресурси и водноелектрическо инженерство, Технически университет Сиан, Сиан 710048, Китай

Джан Лей

∥ Китайски национален институт за изследвания на тежки машини Co., Ltd., Xi’an 710032, Китай

Джия Ян

† Училище по геология и околна среда, Университет за наука и технологии в Сиан, Сиан 710054, Китай

Резюме

кокс

Модифицираният пиролизен кокс може да се използва като катализатор за крекинг на катран. В тази статия пиролизният кокс е използван като носител за модификация чрез използване на газове (H2O, CO2 и NH3) и е избран оптималният модифициран газ. На базата на това беше приготвен пиролизен кокс с различни модифицирани скорости на потока, температури и времена за катализиране на крекинга на катран. Изследван е ефектът на модифициран с газ пиролизен кокс върху продуктите от крекинг на катран. Също така, пиролизният кокс се характеризира с инфрачервена спектроскопия с преобразуване на Фурие, анализ на Brunauer-Emmett-Teller и сканираща електронна микроскопия. Резултатите показват, че оптималният газ е H2O, а оптималните условия за приготвяне са 450 mL/min, 650 ° C и 60 min. Катализаторът за пиролизен кокс при оптимални условия има най-добър ефект на крекинг върху катран. Освен това добивите на газ и катран са допълнително подобрени.

1. Въведение

Катранът от въглища играе важна роля в химическата промишленост. Обработеният въглищен катран има широк спектър на приложение и може да осигури суровини като полициклични ароматни въглеводороди и високо въглерод. 1,2 При въглища с нисък ранг, нискотемпературна поетапна пиролиза може да се използва за извличане на феноли, нефт и газови ресурси и за производство на чиста технология на твърдо гориво. 3,4 Нискотемпературният карбонизиран катран е един от важните източници на изкуствено масло. Чрез разработването на технология за каталитичен крекинг широко се използва процесът на производство на високодобивен мазут, дизелово гориво и бензин от средно- и нискотемпературни въглищни катрани, което постепенно ще подобри сегашното състояние на богати въглища и малко петрол . 5-7

През последните години много изследователи започнаха да обръщат внимание на каталитичното реформиране на пиролизен кокс, произведен от въглища от нисък ранг за пиролизен газов катран. 23 Беше установено, че пиролизният кокс показва добра каталитична активност, която в крайна сметка може да намали производството на катран и да увеличи добива на лек нефт и газ в продукта. 24-26 Пиролизният кокс има много предимства, но за да се получи по-добър катализатор за пиролизен кокс, той трябва да бъде модифициран, за да увеличи функционалните групи и структурата на порите на повърхността на пиролизния кокс, така че да се подобри ефектът на каталитичен крекинг. 27,28 Обикновено методите за модификация на катализатора включват киселинно-алкално модифицирани, газомодифицирани и поддържани метални или неметални методи. 29

В процеса на киселинно-алкална модификация неизбежно ще се получат отпадъчни киселини и алкали, което ще доведе до замърсяване на околната среда и ще увеличи цената на третирането. 30 Следователно методът на киселинно-алкално активиране на пиролизния кокс ще донесе повече отрицателни ефекти. Поддържаните каталитични материали имат някои недостатъци, като висока температура на запалване, отравяне с катализатор, влошаване на активността, замърсяване с тежки метали и т.н. 31-33 Модифицираният с газ пиролизен кокс може да увеличи функционалните групи и да драгира отвора за термично разфокусиране, като по този начин увеличи специфичната повърхност и има характеристиките на евтина цена, отлична производителност, ниски производствени разходи и екологичност, което е в съответствие със зелената нисковъглеродна икономика. Така, модифицираният с газ пиролизен кокс може ефективно да подобри дейността и въздействието върху напукването на катран. 34,35

Модификацията на газ е използването на активни газове (като пари, въздух и др.) За извършване на слабото окисление на въглерода при по-високи температури, драгиране на диаметъра на порите на пиролизата и след това увеличаване на специфичната повърхност. В сравнение с химическото активиране, модификацията на газ има характеристиките на ниска цена, отлична производителност, ниски производствени разходи и екологичност. 36,37 Активирането на парите е често използван метод за приготвяне на активен въглен и има значителен ефект върху активирането на въглеродните материали. Паровите и въглеродните атоми са по-реактивни, парите лесно се дифузират в материала при ниски температури и концентрацията на парите лесно достига динамично равновесие във и извън порите, създавайки условия за появата на нови пори. 38

Пиролизата на въглищата и процесът на каталитичен крекинг in situ на въглищен катран се извършват едновременно. Тежките компоненти в газофазната смола се олекотяват, за да образуват малки молекулни вещества в катализаторния слой, което изисква по-ниска консумация на енергия и улеснява кондензацията на въглищен катран след процеса на разделяне, с добри икономически ползи. 39 Пиролизата има предимствата на уникална структура на порите, голяма специфична повърхност и добър избор на каталитични характеристики. Той може да трансформира разтопените аромати в полезни химикали и суровини по време на процеса на пиролиза, което може да увеличи стойността му на използване.

Следователно тази статия използва пиролизен кокс като носител и за модификация са използвани газове (H2O, CO2 и NH3). Бяха подготвени катализаторите за пиролизен кокс с различни модифицирани скорости на потока, температури и времена за катализиране на крекинга на катран. Изследван е ефектът от модифициран с газ пиролизен кокс върху продуктите от крекинг на катран.