亚/超临界流体中煤与沙生灌木共液化行为和规律的研究

The energy structure characteristic in our country is rich coal,lean oil and less gas, the position of coal in the future energy structure will be more important. The liquefaction of coal is one of the important transform technology for fuel and chemicals, and also effective way to relieve the energy crisis, optimization of energy structure, ensure the of energy security. Coal used in this reserch project are three kinds of Dongsheng coal, Zhungeer coal and Shengli coal， which have different origin,metamorphic grade and properties， as coal raw material, all of them have rich reserves in Inner Mongolia, biomass raw materials used are fast-growing desert shrubs including Salix psammophila and Caragana intermedia. The co-liquefaction reaction of coal and desert shrubs are carry out in sub-/supercritical fluid system, the effect of various factors such as type of fluid syste， sort of raw material,reaction temperature, reaction pressure, reaction time, the liquid-solid ratio and amount of catalyst etc. on co-liquefaction reaction are investigatied, pyrolysis and co-pyrolysis characteristics of coal and desert shrubs are analysied, behaviors and regularities of co-liquefaction are studied, build co-liquefaction reaction kinetics model,get co-liquefction reaction mechanism and kinetics equation as well as parameters. In the optimization of the process conditions, high conversion ratio, high yield and high quality liquefaction oil products are obtained, and provide the foundation data of co-liquefaction for further application. This reserch project accord with the situation of Inner Mongolia autonomous region, and have the important meaning to the autonomous region's economic and social construction and development.

我国能源结构的特点是富煤贫油少气，煤炭在未来能源系统中的地位将更为重要。煤液化是燃料和化学品重要的转化技术之一，也是缓解能源危机、优化能源结构、保证能源安全的有效途径。 本研究以内蒙古储量丰富的东胜煤、准格尔煤和胜利煤等三种不同产地、变质程度和性质的煤为煤原料，内蒙古广为种植的速生沙生灌木沙柳和柠条为生物质原料，在亚/超临界流体体系中进行煤与沙生灌木的共液化反应。考察流体体系、原料种类、反应温度、反应压力、反应时间、液固比和催化剂用量等因素对共液化反应的影响，分析煤和沙生灌木的热解和共热解特性，研究共液化过程的行为和规律，建立共液化反应动力学模型，得到共液化反应机理和动力学方程及参数。在优化的工艺条件下，获得高转化率、高产率、高品质的液化油产品，为亚/超临界流体中煤与生物质共液化研究的进一步应用提供基础数据。 本研究符合内蒙古自治区的区情，对自治区的经济和社会的建设和发展有重要意义。

能源是人类赖以生存和发展的必要基础，社会改造和进步的背后是能源需求的不断增加，能源结构的合理调整和优化配置是当今社会面临的重大课题。本项目立足我国和内蒙古自治区丰富的煤炭资源和生物质资源，研究和开发煤与沙生灌木的共热解液化技术，从中得到共热解液化过程中的行为和规律性内容，为能源资源转化理论和有效开发利用提供基础依据。. 本项目研究的主要内容是：1）选用的煤和沙柳、柠条的结构分析、工业分析和元素分析；2）煤和沙生灌木热解特性及共热解的研究；3）煤和沙生灌木单独液化工艺的研究；4）煤与沙生灌木共热解及液化工艺和催化剂的研究；5）煤与沙生灌木共热解及液化反应机理和反应动力学分析。. 在四年的研究工作中，完成了对煤和沙生灌木的工业分析及元素分析；系统地研究了煤和沙生灌木的单独热解及共热解特性，包括考察粒度、热解气氛、热解气流量、催化剂、混合量等条件，探讨了共热解过程中煤与沙生灌木的协同作用机制，利用实验数据的非线性回归方法建立共热解动力学模型，得到共热解反应动力学参数和反应方程；研究了沙生灌木的液化工艺过程，包括液化反应条件如液化反应时间、液化反应温度、液化反应配料比（固液比）以及在常压和自身压力下进行液化反应等的考察，得到了液化产物的液化率、残渣率以及收率等与液化工艺条件的关系，在单因素实验和正交实验的基础上，优化了液化反应工艺条件，同时也研究了液化溶剂的影响，并作了相关的理论研究和讨论，得到了一些富有价值的研究结果，为能源结构的合理配置和有效利用提供了有价值的研究结果。