1.7. Передача водорода от донора.

Одним из наиболее важных аспектов проблемы гидрогенизации твердого и тяжелого углеводородного сырья (уголь, сланцы, торф, тяжелые нефтяные остатки, высоковязкие нефти и др.) связанные с получением синтетического топлива или сырья для нефтехимии, является выбор катализатора и донора водорода. Помимо выбора катализатора, необходимо выбрать донор водорода. Как известно, увеличение выхода жидких продуктов достигается за счет передачи водорода соединениями, легко отдающим часть своих атомов водорода в реакционную смесь [4]. Такие соединения приятно называть донорами водорода [5]. В качестве доноров водорода могут вступать гидроароматические соединения, например, тетралин, деггидронафталины, дегидроантрацены, дегидрофенантрены и др. [6,7]. По современным представлениям о строении ОМУ, ее отдельные структурные блоки состоят из конденсированных ароматических колец, число которых колеблется в интервале от 1 до 5 [8].

В присутствии ДН при глубоком гидрировании конденсированные ароматические кольца (А) во фрагментах ОМУ, принимая водород в свою структуру, подвергаются деструкции. Схематически реакцию передачи водорода можно представить следующим образом: ДН+А→Д+АН. В реакции (1) донор, отдавая водород, превращается в акцептор водорода [1-3].

Имеется большое количество работ, в которых исследовалось влияние различных доноров растворителей (тетралин, дегидроантрацен, гидропирен, фракция выше 300⁰С) на процесс гидрогенизации угля. Экспеиментальными исследованиями установлено [9], что для осуществления гидрогенизации угля под давлением 10 МПа может быть использован растворитель, состоящий на 70% из остатка ожижения угля с температурой кипения 300⁰С и 30% нефтепродукта или донора водорода, полученного из продуктов ожижения угля.

Однако анализ литературных источников показывает, что исследования процесса гидрогенизации угля носят качественных характер, и отсутствуют соединения, где в качестве пастообразователя (донора водорода) использована широкая фракция смолы, которая предварительно была подвергнута кавитационной обработке.

В процессе гидрогенизации угля в водородно-донорном растворителе наблюдается ярко выраженная стадийность, обусловленная разной реакционной способностью структурных компонентов ОМУ. Наибольшей реакционной способностью обладают парафиновые и кислородсодержащие соединения. Возможно, что на первом этапе в результате отщепления кислородсодержащих групп от фрагментов этого компонента происходит встраивание остаточной части в структуру насыщенного циклического и нафтеноароматического углеводорода, т.е. деструкция органической массы угля на данном этапе не приводит к образованию жидких продуктов. Ожижение угля начинается на второй стадии в результате отщепления заместителей нафтеновых и нафтеноароматических циклов. По-видимому, сравнимая активность донора водорода фракции с температурой кипения до 270⁰С с традиционным терталином в процессе гидрогенизации угля объясняется влиянием РПК на каменноугольную смолу и на групповой и индивидуальный состав фракции до 270⁰С.