Влияние озонирования и термической модификации бурого канско-ачинского угля на его реакционную способность в процессах терморастворения и гидрогенизации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.07, кандидат химических наук Барышников, Сергей Викторович

• Барышников, Сергей Викторович
• кандидат химических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат химических наук Барышников, Сергей Викторович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Современные представления о структуре ископаемых углей

1.2. Влияние окислительного модифицирования ископаемых углей на их состав и строение.

1.2.1. Окисление углей при нормальных условиях.

1.2.2. Окисление природных углей при невысоких температурах

1.3. Взаимодействие органических соединений и природных 22 углей с озоном.

1.3.1. Реакции электрофильного присоединения озона.

1.3.2. Окислительные радикально-цепные реакции с участием озона.

1.3.3. Разрушение продуктов озонирования.

1.3.4. Озонирование углей.

1.4. Деструкция органической массы углей под действием температуры.

1.5. Термическое растворение углей в органических растворителях

1.6. Гидрогенизация углей

ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1. Используемые материалы.

2.2. Методики предварительного модифицирования угля

2.3. Методика термического растворения угля в органических растворителях.

2.4. Методика гидрогенизации угля в тетралине и угольном пастообразователе.

2.5. Методы исследования угля и продуктов его превращения.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. Влияние способов модифицирования бурого угля на его состав и надмолекулярную структуру.

3.2. Термическое растворение модифицированных углей в этаноле, толуоле и тетралине.

3.2.1. Влияние способов предварительной обработки бурого угля и типа растворителя на конверсию ОМУ и выход продуктов

3.2.2. Исследование состава мальтенов, полученных при терморастворении модифицированных образцов бурого угля в толуоле и этаноле.

3.3. Гидрогенизация модифицированных бурых канско - ачинских углей в присутствии железорудного катализатора

3.3.1. Влияние способов предварительного модифицирования угля на степень конверсии и выход продуктов в процессе его гидрогенизации в тетралине и угольном пастообразователе

3.3.2. Исследование жидких продуктов гидрогенизации модифицированных образцов бурого угля в угольном пастообразователе

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние озонирования и термической модификации бурого канско-ачинского угля на его реакционную способность в процессах терморастворения и гидрогенизации»

Бурые угли являются потенциальным сырьем для получения разнообразных органических веществ, в том числе жидких углеводородных продуктов. В настоящее время известные процессы получения жидких углеводородов и других химических веществ из угля уступают по своей эффективности процессам производства аналогичных продуктов из нефти. Это связано с тем, что реакции термохимических превращений органической массы угля (ОМУ) в низкомолекулярные органические соединения протекают с невысокой селективностью и в более жестких, чем при переработке нефти условиях. Перспективные направления усовершенствования известных и создания новых процессов получения жидких продуктов из угля связаны с использованием методов модификации углей, позволяющих увеличить их реакционную способность. Имеются сведения о том, что предварительная обработка углей некоторыми химическими реагентами (например алкилирующими агентами) приводит к изменению структуры ОМУ и увеличению выхода низкомолекулярных продуктов при ожижении модифицированных углей. Однако известные методы химической модификации сложны для практической реализации. Более перспективными представляются относительно простые способы регулирования реакционной способности бурых углей, основанные на их окислительной обработке кислородом или озоном при умеренных температурах. Влияние указанных методов модификации на состав, структуру и реакционную способность бурых канско - ачинских углей в процессах их терморастворения и гидрогенизации изучено недостаточно.

Целью настоящей работы являлась разработка способов регулирования реакционной способности бурых канско-ачинских углей в процессах терморастворения и гидрогенизации, основанных на применении методов их окислительной модификации при умеренных температурах, а также получение сведений об изменении химического состава и надмолекулярной структуры модифицированных углей. В соответствии с этим получены следующие данные:

- о влиянии условий обработки в окислительной (воздух, озоно-кислородная смесь) и инертной (гелий) средах при умеренных температурах на концентрацию различных кислородсодержащих функциональных групп в ОМУ и надмолекулярную структуру бурого канско-ачинского угля;

- о реакционной способности модифицированных углей в процессах термического растворения в органических растворителях различной природы (толуол, этанол, тетралин);

- о влиянии предварительного модифицирования угля на показатели процесса его гидрогенизации в тетралине и угольном пастообразователе в присутствии железорудного катализатора, содержащего пирит.

В результате проведенных исследований разработаны способы регулирования концентрации в ОМУ различных кислородсодержащих функциональных групп и степени структурной упорядоченности органической массы бурых канско-ачинских углей, основанные на применении простых методов их окислительной модификации при умеренных температурах.

Осуществлен подбор режимов окислительной модификации бурых канско-ачинских углей воздухом и озоно-кислородной смесью, позволяющих значительно повысить степень конверсии ОМУ и выход жидких продуктов в процессах их терморастворения и каталитической гидрогенизации.

Установлено, что максимальная степень конверсии ОМУ и выход дис-тиллятных продуктов наблюдаются для модифицированных углей с низкой степенью конденсации ароматических фрагментов и с разупорядоченной структурой ОМУ.

Предложенные методы регулирования реакционной способности бурого угля, основанные на способах окислительной модификации озоно-кислородной смесью и воздухом при умеренных температурах могут быть использованы при разработке усовершенствованных процессов получения жидких продуктов из бурых углей. г т п 4 1 тттжттлт» л 7пиг ттяг /*\ г^ 11/чи 1 ,1.лп.л 1. . ii i 1 г.г /л 1 л г i i г»1 i i идэиг