Using FTIR spectroscopy, elemental analysis and gas chromatography methods, the temperature effects on the thermal transformations of low-metamorphosed Barzas coal (sapromixite) in carbon dioxide media have been studied. According to the IR spectroscopic data, an increase in the relative content of alkyl groups (-CH3 and >CH2) in the solid residue of sapromixite with a rise in the process temperature up to ~ 475°C was observed, followed by a rapid decrease in their concentration at higher heat treatment temperatures. Such behavior may be associated with an initial accumulation of alkyl fragments, formedfrom the coal matter, and their subsequent transition into the gaseous phase. A close relationship (an antibate dependence) has been discovered between H/C atomic ratios in resin-containing solid products of thermally treated Barzas coal and the yields of gases formed during its pyrolysis. Chromatographic analysis of liquid products formed after Barzas coal heat treatment at 475°C showed that the main organic constituents of liquid phase (about 3-5% by weight) were phenol and its methyl-and dimethyl derivatives (their total content in methylene chloride extract was of > 77% by weight).
Using a laboratory micro-autoclave (of ~ 20 cm3 volume), the effects of transition metal additives (MoO3, Fe2O3 and commercial AlCoMo catalyst) on the thermal transformations of tile-like Barzas coals (sapromixites) in a hydrogen medium at T ~ 475°C and P ~ 6.0-7.5 MPa have been studied. It has been shown that catalytic additives under investigation somewhat suppress gas formation processes, facilitating the increase in H/C atomic ratios and in the amount of alkyl-containing structures in resin-like solid products of Barzas coal hydro-liquefaction. Maximal yields of “coal liquids” (maltenes + asphaltenes) (~ 35 wt.%, daf basis) were obtained during the heat treatment of sapromixites in the presence of bb1 wt.% MoO3.
This review briefly discusses the main directions and methods for coal conversion into liquid products (pyrolysis, solvent extraction, indirect and direct liquefaction). The main characteristics of direct (DCL) and indirect (ICL) coal liquefactions are compared. The advantages, disadvantages and need to develop and improve the technologies of direct coal liquefaction in the medium term are noticed. Prospects for industrial implementation of direct coal liquefaction processes are confirmed by the successful operation for more than 10 years of the Shenhua Group demonstration plant in Ordos (Inner Mongolia, China) with a capacity of about 1 million tons of coal/year. At the same time, it is emphasized that, despite the higher thermal efficiency and encouraging economic indicators, liquid fractions distilled from coal conversion products in DCL processes, as a rule, require additional purification from sulfur, nitrogen and aromatics impurities before they can be used as commercial motor fuels or as feedstocks for obtaining valuable chemical compounds.
реакции, протекающие в ходе их термических превращений, а также проблемы, стоящие перед исследователями при разработке данных процессов. Прямое ожижение угля часто описывается как пиролитический свободнорадикальный процесс. У прямого ожижения и пиролиза есть идентичный начальный этап термическое образование радикалов из угля путем гомолитического разрыва связей. При пиролизе эти радикалы либо блокируются переносимым изнутри водородом, либо соединяются с углеродом с образованием материала с более высокой молекулярной массой (полукокс или кокс) в ходе так называемых ретроградных (или обратных) реакций. В отличие от процесса пиролиза, при ожижении угля отщепившиеся угольные фрагменты (радикалы), как правило, покрываются водородом и растворяются растворителем. С химической точки зрения основные цели процесса ожижения угля заключаются в следующем: 1) превратить уголь в растворимую форму (обеспечить распад макромолекул); 2) уменьшить размер образующихся первичных молекул угля, сделав его доступным для проникновения в поры катализатора; 3) обеспечить распад «ключевых» ароматико-алифатических и ароматикоароматических связей (включая гидрирование ароматических соединений и раскрытие цикла насыщенных колец), а также различных углерод-гетероатомных связей (т.е. связей углерода с азотом, кислородом и серой) внутри угля с образованием более мелких фрагментов; 4) примерно вдвое повысить атомное отношение водород/углерод для получения жидкого продукта, сопоставимого по составу с традиционной сырой нефтью, бензином или битумом.
Изучено влияние природы и концентрации каталитических добавок соединений переходных металлов на процессы ожижения двух форм барзасских сапромикситов [плитчатой модификации («плитки») и продукта ее выветривания («рогожки»)] в углекислотной и водородной средах. Эксперименты по ожижению барзасских углей проводились в микроавтоклаве (с рабочим объемом ~20 см 3) при T = 475C и P ~7-9 МПа в присутствии соединений железа (0,3-7,0 масс.% Fe2O3) и молибдена (0,5-7,0 масс.% MoO3), которые предварительно наносились на образцы угля методом пропитки из водных растворов солей соответствующих металлов; продолжительность термообработки составляла ~20 мин. Для сравнения аналогичные эксперименты были также проведены с механическими смесями барзасского угля с добавками промышленного алюмокобальтмолибденового катализатора гидроочистки (2,4-20,0 масс.% AlCoMo-кт). Показано, что в присутствии различных каталитических добавок (Fe2O3, MoO3, AlCoMoкатализатор) наблюдается снижение выхода газообразных продуктов в обеих исследованных средах. При этом выходы газов при ожижении образцов на основе барзасской «рогожки» были заметно выше, а выходы жидких продуктов существенно ниже, чем в случае образцов на основе «плитки» (особенно в
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.