我国正在加紧开发煤直接液化技术,并已批准建示范厂。在升温条件下原料油煤浆粘度发生突变和存在结焦倾向是十分重要的问题,尚未引起足够重视。国外只有零星研究,国内几乎为空白。本项目利用改制的专用油煤浆流变仪测量典型煤种与溶剂(包括循环油)制成的煤浆在加压(5~10MPa)和高温(100~380℃)下流变性的变化,并通过试验和建立相关模型将测定结果与连续流动下的工况相关联;研究煤与溶剂分子间相互作用和煤质在升温中发生的变化,了解流变性的影响因素和有关机理;根据煤的初期液化产物,特别是出现粘度峰值时以及其前后煤及其部分转化产物与变化研究油煤浆的结焦倾向性,提出科学的衡量指标并研究影响因素、生焦机理和抑制措施。这些研究创新性明显,对煤液化技术开发有直接应用价值,也可丰富有关煤化学问题的内容。前期工作已为完成项目打下坚实基础。
煤直接液化示范工程正在建设中,本项目的研究内容正好是该工程所需要的。课题的应用背景很强,意义明显。通过3年的研究取得的主要成果有①自行设计、委托加工制成能在加压高温条件下测定煤浆粘度的旋转粘度仪,填补了国内空白,获准1项实用新型专利,有推广应用价值;②分别在常压和加压条件下研究了几个典型煤种煤浆的粘温特性,考察了除煤种外,还有溶剂、浓度、溶胀、热溶、粒度、压力和温度等的影响,发现煤浆在200~350℃区间内确实有粘度峰出现,即粘度突然升高,然后又下降的现象。通过粘度峰出现时及其前后的浆体组成分析,研究了粘度发生突变的机理,煤的强烈溶胀和大量沥青质的出现是主要原因,加深了对煤液化过程的认识,对煤种选择和工程设计有重要参考价值;③煤的结焦倾向性是一个与此相关联的重要问题,至今很少有人研究。通过本课题工作,不同煤种之间,其结焦倾向性差别很大。初步提出反应过程中甲苯不溶物由下降转为上升的条件可以反映煤的结焦倾向性大小,它与煤的粘结性、煤浆最大粘度和沥青质产率等有较好的相关性。此外,根据神华示范工程需要,增加了液化残渣流变性的研究。