冷等离子体强化煤直接液化基础研究

我国煤炭资源丰富，开发利用煤炭资源具有十分重要的意义。相对而言，煤液化产生污染较少，特别是煤直接液化技术。将煤转化为液体燃料和高附加值化学品，已成为我国面临的重大课题。本项目提出采用独特的冷等离子体技术强化煤直接液化，使用低碳烷烃或其他含氢气体(或混合物)为等离子体发生气体，强化煤液化过程自由基发生与反应控制，实现在不使用氢气、不使用化学溶剂前提下煤直接液化新工艺。新工艺液化产物可以根据等离子体发生气调整，大大减少煤直接液化能耗和物耗，简化工艺，简化设备，方便操作。本项目结合实验研究、分子模拟、过程模拟、催化剂表征和等离子体诊断，开展冷等离子体形式对煤直接液化影响、等离子体反应器结构、煤结构对等离子体液化的影响、氢源性气体与等离子体发生气影响、催化剂影响和煤颗粒粒径影响等研究。通过上述研究，形成完整的冷等离子体直接液化理论与实验体系，为今后技术实用化打下坚实基础。

实验研究表明，等离子体直接煤液化与等离子体发生方式紧密相关。在介质阻挡放电等离子体条件下可以实现直接煤液化，但与经二甲醚的等离子体间接煤液化相比，等离子体直接煤液化效率不高，且受放电频率、波形影响很大，特别是电流脉冲大时液化效率很低。目前研究看，课题组已经探讨的气体流动式介质阻挡气体放电煤直接液化实际应用价值不高。电晕放电等离子体由于脉冲放电特性限制不适于煤液化。在研究过程中，课题组发现介质阻挡气体放电等离子体在褐煤脱水方面有独特优势，能够在常压、低温（100 ºC以下）快速、高效实现褐煤脱水，达到干燥提质的目的。褐煤的脱水效果随着处理时间的增大而增大。对于实验中所用的50~200目褐煤样品，等离子体脱水30 分钟后水分含量小于5%，能够有效达到脱水效果。目前研究结果看，课题组开发的等离子体煤脱水技术可以实现小规模应用。 考虑等离子体材料制备方面国内外研究的长足进展，本研究也延伸探讨了等离子体在炭材料制备方面的应用，在等离子体诱导微燃烧脱除炭模板剂制备氧化物方面取得创新研究成果，由此可获得的常规方法难于得到的氧化物结构。在等离子体诱导无机盐分解制备炭载氧化物方面也取得一定进展。