煤/重油加氢共炼中油煤浆流变性和稳定性的研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:NoskyFox
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我国煤炭储量丰富但石油资源匮乏,利用煤/重油加氢共炼技术能有效提高煤炭和重质油的利用率,为轻质燃料油的生产提供途径,极具发展前景。但煤与重油配制的油煤浆为固液分散体系,具有热力学不稳定性,在储存、输送和预热过程中会出现黏度突变和煤粉沉积等现象,引发管路堵塞和设备损害等系列工程问题。本文以新疆(XJ)、印尼(YN)和蒙东(MD)三种褐煤为原料煤,以马瑞常压渣油(MRAR)、催化裂化油浆(FCCS)和两者的混合油(M:F=1:x)为三种原料油,配制成不同类型的油煤浆。采用旋转黏度计考察了温度、油的黏度、煤的种类、煤粉含量、煤粉粒径和外加表面活性剂对油煤浆黏温及流变特性的影响,采用分层取样测定固含量的方法考察了上述因素及剪切条件对油煤浆静态及动态稳定性的影响,并采用高压釜热溶胀处理油煤浆的方式探究了煤溶胀对油煤浆流变性、稳定性和加氢反应性能的影响,最终分析了溶胀前后褐煤和反应残渣的结构特性。研究表明,油煤浆为典型的非牛顿流体,温度升高,体系的黏度基本呈指数形式减小,但体系的非牛顿流体特征增强,触变性及流型的变化趋势增强。油的芳烃含量越高、煤的溶胀特性越强,油煤浆的黏度峰越明显。外加不同类型表面活性剂后油煤浆的进料黏度均增大,其中高分子量、强亲水性的PEG-6000增黏效果显著。油煤浆的稳定性由体系黏度和煤粉粒径共同决定。温度升高,油煤浆在80~350℃内的稳定性呈现先降低后升高的趋势。原料油种类由低黏度FCCS变为高黏度M:F=1:1,原料煤含量由25 wt%增至42 wt%,原料煤粒径由150μm减至28μm,油煤浆的静态上层液相对偏离程度均减小,稳定性均提高。外加高分子量表面活性剂、在配浆时以较高剪切速率和较低剪切时间分散、在配浆后以较高搅拌速率储存和较高流体流速输送,也是提高油煤浆稳定性的有效措施。其中温度、粒径和搅拌的影响效果显著。在200~350℃下热溶胀处理后油煤浆的黏度均增大,但在高温下的流变性均改善,稳定性和加氢反应性能均提高,其中300℃处理后加氢反应的干基无灰煤转化率提高最为显著。热溶胀处理后褐煤的平均粒径、比表面积及孔隙度增大,表面粗糙程度增加,缩合程度提高,但脂肪链变短、支链化程度降低,而反应残渣的缩合程度降低。
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