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大唐煤液化油主要热力学性质研究

作　者: 尹洪清
导　师: 常丽萍
学　校: 太原理工大学
专　业: 化学工艺
关键词: 煤直接液化液化油窄馏分蒸气压比热表面张力关联
分类号: TQ529
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 95次
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内容摘要

煤炭直接液化是一种高效的洁净煤技术,对解决我国能源问题及保证能源安全具有重要意义。大规模煤炭直接液化技术的顺利实施,要求对煤液化油产品的基本性质具有足够的了解,以便为反应器的设计、液化产物的分离和提质加工以及整个工艺的优化等过程提供基础数据。煤液化油因芳香烃、氧、氮、硫等杂原子含量高而与石油馏分有所不同,因此不能直接套用对石油馏分现有的物化性质的研究结果。本论文主要对大唐煤液化油各窄馏分的蒸气压、比热和表面张力进行了测定和关联,并对各窄馏分的蒸发焓、焓进行了简单的推算。根据煤液化油的特点,结合各种测量技术优化选择了适用于煤液化油蒸气压、比热和表面张力的测量仪器。它们分别是,采用活塞三次膨胀法的MINIVAP VPS全自动蒸气压测定仪、DSC 204 HP phoenix型高压差示扫描量热仪和吊片法表面张力仪。实验测量前采用纯化学试剂苯、甲苯、环己烷和正庚烷对所用仪器的准确度和重现性进行了检验,表明该仪器完全适用于煤液化油性质的测量。在所测数据的基础上,考察了大唐煤液化油各窄馏分的蒸气压、比热和表面张力分别与温度的关联情况。可以看出,三种性质的关联对每个窄馏分基本适用,只有煤液化油芳香性及杂原子含量较高的几个窄馏分的蒸气压、比热和表面张力随蒸馏温度的变化出现异常。对大唐煤液化油蒸气压、比热和表面张力的研究得到如下结论:1.各窄馏分在20~60℃之间的蒸气压随测试温度的升高而增大,低沸点馏分的蒸气压随测试温度的升高变化趋势较大,而高沸点馏分的蒸气压随测试温度的升高变化趋势逐渐较小;蒸气压与温度的关联结果较好,各窄馏分均可以采用线性Clapeyron公式和非线性Antoine公式进行关联估算,尤其对DT110~DT240馏分;根据Clausis-Clapeyron方程和各窄馏分蒸气压与温度的关联结果,采用间接法估算了煤液化油各窄馏分的蒸发焓,其中采用Antoine公式估算蒸发焓效果较好;随煤液化油窄馏分蒸馏温度的升高,同一温度下蒸发焓基本上呈现上升的趋势,然而同一窄馏分的蒸发焓随温度的升高而减小。2.大唐煤液化油各窄馏分在30~80℃之间的比热随测试温度的升高逐渐增大,其中DT150馏分随温度升高其比热的增加趋势较大;对不同窄馏分比较而言,蒸馏沸点的温度越高其在同一测试温度下的比热也就越小,而DT260馏分例外的高于DT240馏分;大唐煤液化油各窄馏分的比热与温度可以使用二次多项式进行关联,在关联结果上可以对各窄馏分的焓进行简单的估算;各窄馏分的焓随温度升高逐渐增大,当T>298.15K时,在同一温度下随蒸馏温度的升高煤液化油的焓逐渐减少。3.大唐煤液化油各窄馏分在20~100℃之间的表面张力随测试温度升高而降低;在相同的测试温度下,不同馏分的表面张力随液化油沸点的升高逐渐增大,而DT180随沸点的升高其增大趋势大于DT200和DT220;纯物质表面张力与温度的简单线性关联式也基本适用于煤液化油,其中轻油馏分DT110~DT180和重油馏分DT280~DT360的表面张力与温度的线性关系效果较好。

全文目录

摘要  2-5
ABSTRACT  5-12
第一章文献综述  12-30
  1.1 煤炭直接液化技术的概述  13-14
    1.1.1 煤炭直接液化技术的发展及现状  13
    1.1.2 煤炭直接液化的基本原理  13-14
  1.2 煤直接液化油热力学性质的研究及进展  14-29
    1.2.1 煤液化油饱和蒸气压的研究  15-22
    1.2.2 煤液化油比热的研究  22-24
    1.2.3 煤液化油表面张力的研究  24-29
  1.3 选题意义和研究内容  29-30
    1.3.1 选题意义  29
    1.3.2 研究内容  29-30
第二章实验部分  30-39
  2.1 实验所用样品的制样条件及样品特性  30-33
    2.1.1 大唐用煤的基本性质及液化试验条件  30-31
    2.1.2 大唐煤直接液化油实沸点蒸馏  31-33
  2.2 实验设备和实验方法  33-39
    2.2.1 蒸气压测量仪及测试方法  33-35
    2.2.2 比热测量仪及测量方法  35-37
    2.2.3 表面张力测量仪及测量方法  37-39
第三章实验数据及处理方法  39-60
  3.1 大唐煤液化油各窄馏分的蒸气压  39-48
    3.1.1 各窄馏分蒸气压的测试  39-41
    3.1.2 各窄馏分蒸气压与温度的关联  41-44
    3.1.3 根据煤液化油蒸气压估算蒸发焓  44-48
    3.1.4 小结  48
  3.2 大唐煤液化油各窄馏分的比热  48-55
    3.2.1 各窄馏分比热的测试  48-50
    3.2.2 各窄馏分比热与温度的关联  50-52
    3.2.3 根据煤液化油的比热估算各窄馏分的焓变  52-54
    3.2.4 小结  54-55
  3.3 大唐煤液化油各窄馏分的表面张力  55-60
    3.3.1 各窄馏分表面张力的测试  55
    3.3.2 各窄馏分表面张力与温度的关联  55-58
    3.3.3 小结  58-60
第四章结论与建议  60-62
  4.1 结论  60-61
  4.2 建议  61-62
参考文献  62-66
致谢  66-67
硕士期间发表论文  67

大唐煤液化油主要热力学性质研究

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