煤直接液化催化原理

在高温高压和氢气气氛下,煤直接液化发生了加氢和裂解反应解聚成小分子产物的过程。这一过程复杂,影响因素多,还难以从简单的反应类型上加以定义和区分。在催化剂作用下的液化反应机理与无催化剂条件下的液化机理有所不同。迄今为止,国内外许多研究者对煤的催化液化,特别是催化剂的研制和开发进行的研究工作,也集中在催化剂的开发,详细机理的动力学模型过程尚难以建立。

对煤直接液化中大分子结构发生加氢和裂解反应解聚成小分子液体和气体产物的过程进行分析可知,煤直接液化中形成了分子量较大的沥青烯、前沥青烯及液化残渣。煤催化液化反应机理应可表述为以下几个反应过程。

① 煤受热后其大分子结构间的共价键首先发生热断裂,形成自由基碎片。

② 煤热解产生的自由基碎片与催化剂所吸附的活性氢或供氢溶剂提供的氢原子相结合而形成稳定的小分子产物。

③ 煤热解产生的芳烃碎片进行加氢和加氢热解生成轻质油馏分。

后两步反应过程对提高煤液化油的产率起到至关重要的作用。为保证煤热解产生的自由基碎片能有效地得到活性氢,要求催化剂与煤要有良好的接触效果,以增加煤热解产生的自由基碎片和活性氢分子相互结合的机会。同时,为保证煤大分子结构中化学键有效地断裂,所用催化剂的活性和选择性对煤的液化反应过程具有重要的作用。

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