洗油"空穴"轻质化及其对新疆五彩湾高惰质组煤低压液化性能的影响与机理研究

五彩湾煤田位于新疆准东煤田，预测储量超过3900亿吨。凭借这一优势资源，自治区规划要把准东建设成为新疆以大型煤制油为主的煤电煤化工基地。该煤属于高惰质组分、低变质气煤。本项目旨在以新疆五彩湾高惰质组分煤为研究对象，利用从俄罗斯引进的空穴漩涡器对洗油进行"空穴"轻质化处理，成为一种理想的溶胀、供氢载体、制浆剂，在自然溶胀或微波溶胀下制备油煤浆，在氢初压为6Mpa下加氢液化，使油产率由53%提高≥75%，转化率由71%提高≥85%；探索洗油"空穴"轻质化及其对高惰质组煤的低压加氢液化性能的影响及机理；为新疆又好又快建设以大型煤制油为主的准东煤电煤化工基地，开发一项能够明显提高洗油品质，以其为溶胀、供氢载体、成浆剂，显著提高五彩湾高惰质组分煤低压加氢液化性能的、具有自主知识产权的煤液化核心技术，提升新疆煤化工产业的技术起点，提高关键技术的自主创新能力，促进新疆经济和社会健康快速可持续发。

本项目以新疆五彩湾高惰质组煤为对象，研究了洗油(WO)和空穴轻质化洗油(CLWO)作为溶胀、供氢溶剂对煤样溶胀和直接液化性能的影响及其机理。⑴考察水为催化剂及其加量、分子结构导向剂及其用量、反应终温、冷却方式和产物分离多次反应对洗油轻质化影响。洗油轻质化适宜条件是水加入量10%；NiSO4作分子结构导向剂，加入量0.30%；强制冷却，反应初温0℃，终温75℃；产物中重相多次反应。结果是密度和馏程无变化，运动粘度增加近25%，组分数未变，但含量变化。⑵WO和CLWO作溶胀剂，自然和微波溶胀下，考察溶胀剂煤比S/CS、时间、温度或功率对煤样溶胀和液化性能的影响。溶胀结果是NMP/CS2/WO=1:1:1作溶胀剂，S/CS=3，50℃自然溶胀8h，最大溶胀度1.6，油产率49%；600W微波溶胀10min，最大油产率54%。CLWO为溶胀剂，对八钢油样，S/CS=5，60℃自然溶胀11h，最大溶胀度1.3，油产率65%；对鑫联油样，先自然溶胀再功率800W微波溶胀15min，最大溶胀度1.4，油产率71%。⑶WO和CLWO作供氢溶剂，考察反应氢初压、温度、液化溶煤比S/C和时间对溶胀煤样加氢液化影响。WO作供氢溶剂，NMP/CS2/WO自然溶胀，S/C=2时，6MPa、440℃液化1h，油产率仅为49%；而微波溶胀，S/C=1.25时，8MPa、445℃液化1h，油产率提高到57%。CLWO作供氢溶剂和溶胀剂时，对八钢油样，S/C=2，8Mpa、430℃液化1h，自然溶胀油产率65%；而鑫联油样，S/C=1.75，8Mpa、440℃液化1h，先自然后微波溶胀煤样油产率达到80%。⑷考察催化剂FeSO4和Fe2O3在空穴反应、溶胀或液化加入对煤样液化性能影响。结果是Fe2O3为理想催化剂，应在液化时加入。综上所述，本项目完成了申请书所计划完成的各项技术指标。其他任务指标也全部完成。其中，发表论文3篇，参加国际会议论文2篇，取得授权发明专利1件，申请发明专利1件，培养博士1名，硕士8名。