煤快速加氢热解的研究：煤化程度影响的考察

在气流床快速加氢热解装置上,对挥发分ｗｖ由９．８１％￣４４．２％范围内１４种煤,在７５０℃、氢气氛条件下进行了加氢热解的研究。结果表明,碳含量与液态烃产率、Ｈ／Ｃ与气态烃产率以及氧含量与ＣＯ、ＣＯ２和水产率有对应关系。碳含量ｗｃ为８５％和Ｈ／Ｃ为０．６是加氢热解煤的特征值,ｗｃ大于８５％和Ｈ／Ｃ小于０．６的煤种一般不适宜用于加氢热解。研究比较发现,煤中的Ｈ／Ｃ较好地表征了煤种对液态、气态生成物产率     

陕北低阶烟煤回转热解反应特性

针对陕北低阶烟煤在回转式反应器中的中低温热解过程,考察热解温度、粒径等级、回转速率对粉煤热解反应规律的影响。结果表明:相比于粒径和回转速率,热解温度对热解规律的影响最为显著;随着热解温度升高,半焦产率降低,半焦中挥发分明显减少;焦油产率先增大后减小;热解气中H_2体积分数增加,CH_4体积分数减少;煤样粒径为3～4 mm时,热解焦油产率达8.48%;粒径变化在一定程度上影响半焦和热解气的产物分布与性质;提高回转速率有利于挥发分的析出,焦油和热解气产率有所增加;煤粒热解粉化程度随着热解温度升高、煤样粒径增大、回转速率提高而加剧;过高的回转速率会导致热解焦油中机械杂质含量增大,恶化产物性质。     

气流床煤加氢气化反应器的数值模拟及流场特性分析

该文通过对Rockwell公司开发的6t/d的气流床煤加氢气化反应器的3维数值模拟,模拟了加氢气化反应器内的流场和反应过程。模拟采用了Johnson和Tran的加氢热解动力学模型,并且考虑了焦油的加氢裂解反应。数值模拟预测结果和6t/d加氢气化反应器的实验结果符合得较好。模拟结果表明:加氢气化反应器内的流场可以分为交叉撞击区、射流-回流区和管流区3个区域。一次脱挥发分反应在煤粉和炽热氢气快速混合后的很短时间内就能完成,甲烷主要在交叉撞击区和射流-回流区生成,加氢气化反应器下部大部分区域为管流区。在交叉撞击区及射流-回流区,颗粒粒径越小则颗粒升温及失去质量越早;在管流区,颗粒粒径对颗粒的质量变化及温度历程影响不大。     

煤的热解研究：Ⅰ.气氛和温度对热解的影响

常压、温度为６００￣１２００℃条件下,东胜烟煤分别在氢和氮气氛中热解的实验研究表明：煤在氢气氛中热解与在氮气氛相比产气率更高,焦油质量较好,同时获得了较高的煤转化率,热解温度强烈地影响热解产物的组成和煤转化率,随温度的升高煤化率提高,热解气产率增加,ＣＨ４,ＣＯ和ＣＯ２的产率上升,焦油产率降低,但温度对Ｃ２＾＋和Ｈ２Ｏ的产率影响不大。     

快速热分解半焦水蒸汽气化反应性的研究

半焦与水蒸汽化反应是半焦气化反应中最有实用价值的反应。煤快速热解是近几十年发展起来的一种新的煤加工工艺。它与传统的慢速热解工艺相比具有粗苯、焦油产率高,半焦活性大等优点。大连工学院煤化工研究所对褐煤、油页岩的快速热分解曾进行过深入的研究,开创了辐射炉加热技术,使快速热分解工艺基本实现,并取得了一些有价值的研究成果。本文的工作是用热重分析法研究快速热分解半焦的气化特性──快焦与水蒸汽气化反应性。主要考察的因素为:煤的热解温度和气氛,煤中无机矿物质的催化作用对气化反应性的影响,确定动力学参数,为利用快焦气化…     

有机垃圾在外热回转窑内热解的产物分析

利用外热式回转窑试验台在不同热解终温下以垃圾中的典型有机物组分－废纸,ＰＥ塑料,废轮胎、木块及它们的混合物进行了一系列热解试验。考察了外热式回转窑的升温特性以及热解终温对热解气体,焦油和半焦的产率的影响。在不同的热解终温下研究了热解气体的成分、热值和能量份额的变化;研究了焦油的Ｃ／Ｈ原子比、热值和族分的变化以及半焦的热值、挥发分,固定碳,Ｃ和Ｈ元素的残余份额的变化,并对半焦的ＣＯ２反应活性进行了测     

煤的热解研究：II.煤化程度对氢气氛下热解的影响

对我国１８种具有代表性的不同煤化程度的煤（Φ３ｍｍ）,在氢气氛、０．１ＭＰａ和９００℃条件下进行了热解实验研究。考察了煤化程度对热解转化率和热解产物产率的影响;煤中挥发分与甲烷产率的关系;煤中氧含量与ＣＯ、ＣＯ２产率的关系以及煤种对热解气热值的影响,得到了描述热解气产率与煤中挥发分的关系式。     

煤的热解研究 Ⅱ.煤化程度对氢气氛下热解的影响

对我国１８种具有代表性的不同煤化程度的煤（Φ３ｍｍ）,在氢气氛、０．１ＭＰａ和９００℃条件下进行了热解实验研究。考察了煤化程度对热解转化率和热解产物产率的影响;煤中挥发分与甲烷产率的关系;煤中氧含量与ＣＯ、ＣＯ２产率的关系以及煤种对热解气热值的影响,得到了描述热解气产率与煤中挥发分的关系式。     

氧化钙对褐煤和无烟煤热解特性影响

为研究CaO对褐煤和无烟煤热解特性影响,采用实验室小型固定床反应器对锡林郭勒褐煤(X)和宁夏石嘴山无烟煤(SH),进行热解实验,研究了CaO对热解三相产物分布规律影响。实验结果表明:在500~600℃时,添加2%CaO后褐煤热解生成CO_2的产率小于未添加CaO煤样热解生成CO_2的产率,添加CaO与否对其他3种气体H_2,CH_4,CO产率影响不大;与未加入CaO的褐煤煤样相比,加入CaO的褐煤煤样在相应温度下热解气相产物产率小幅度降低,且随着热解温度的升高,加入CaO的褐煤煤样气相产物产率增加速率大于未加入CaO的褐煤煤样。褐煤脱挥发分主要在600℃之前的热解阶段,而对于无烟煤来说,CaO在中温热解阶段对挥发分的脱除具有促进作用。对于褐煤半焦来说,加入2%CaO一直作为灰分存在半焦中,且随着热解温度的升高,褐煤半焦在高温时反应活性较高,发生热缩聚反应,导致半焦中有机质含量降低,以上2种原因直接导致褐煤半焦灰分升高;对于无烟煤来说,灰分增加主要是由于CaO的加入。     

神东煤镜质组和惰质组热解甲烷生成反应类型分析

采用等密度梯度离心分离方法,对神府东胜矿区马家塔露天煤矿2号煤层煤进行了镜质组和惰质组煤岩显微组分的分离富集。利用TG/MS对两种显微组分热解脱挥发分行为进行了升温速率为20℃/min条件下的测试,获得了热解甲烷生成的速率曲线,并对其热解生成特征进行了分析。采用分峰拟合的方法,将其分为6个峰,计算得到了各基元反应的动力学参数及其热解特征参数,认为神东煤镜质组和惰质组热解甲烷的生成由煤大分子裂解、缩聚过程中的6种反应所致。通过动力学分析,结合煤大分子的热解规律、热解过程中其它挥发分的逸出特征及相关模型化合物的量子化学计算结果,对热解甲烷生成的6种反应类型进行了具体分析。     

煤的热解研究IV. 官能团热解模型

将煤的热解视为煤中官能团的断裂反应,从而建立FG官能团热解模型。模型认为热解生成物焦油和甲烷由煤中脂肪-CH裂解生成,而CO2、CO和H     

烟煤分段热解焦油生成规律的研究

分段热解可以研究不同阶段煤结构中化学键断裂的信息,也可以提高热解焦油产率。为了进一步了解分段热解产物的分布规律,本实验选用石河子烟煤,利用固定床反应器,分别研究了在N2、H2以及催化加氢情况下,分段热解与一段热解对焦油产率、半焦产率及焦油族组分的影响,其中Ni/Al2O3、Pt/Al2O3两种催化剂采用浸渍法制备。通过分析不同温度分段焦油的组成,考察了N2,H2以及催化加氢对不同温度分段热解的影响,实验结果表明:随着温度的升高,焦油产率下降;N2气氛下,在Stage I、Stage II和Stage III焦油产率分别为4.3%、0.53%和0.39%;在加氢和Ni、Pt催化加氢时,焦油的产率大约分别是相应阶段N2气氛下的1.2、3和2倍,分段热解相比于直接热解可以明显提高焦油产率;加氢以及催化加氢在分段热解中,在Stage I对脂肪族品质的改善不是很明显,只在C13-C25具有轻微的提升作用,Stage II在C13-C15,Stage III在C11-C15则有明显的提升作用;对于非脂肪族在3个阶段分别在C11-C15、C9-C18、C9-C11明显增加。因此,分段热解、加氢以及催化加氢,对于焦油的产率和品质都有明显的提升作用。     

移动床中褐煤直接热解特性

为了获得高含水率褐煤在移动床内不经预处理直接热解的可行性及其热解行为,建立管式炉移动床褐煤直接热解实验装置;考察含水率、热解温度和粒径等参数对褐煤热解损失质量、产物产率以及产气特性的影响。研究结果表明:褐煤在热解过程中蒸发出的原位水蒸气参与半焦的气化以及挥发分的重整反应;随着含水率的增加,褐煤的原位水蒸气气化反应加强,碳转化率逐渐提高,H_2产率由277.13 m L/g增大至527.77 m L/g;提高热解温度使气体产率逐渐增大,液体和固体产率逐渐降低,碳转化率由38.19%增大至52.74%;增大粒径使煤中水分和挥发分在颗粒内部的停留时间延长,在一定程度上强化半焦的气化反应以及挥发分的重整反应;此外,增大粒径使挥发分在褐煤颗粒孔隙中的传质阻力增大,二次反应加强,褐煤直接热解的最佳粒径为1.6~3.2 mm。     

煤的热解研究 Ⅳ．官能团热解模型

将煤的热解视为煤中官能团的断裂反应，从而建立FG官能团热解模型。模型认为：热解生成物焦油和甲烷中脂纺－CH裂解生成，而CO2、CO和H2O由煤中相对应官能团裂解生成，反应的活化能呈Gaussian分布。模型很好地解释了热解生物与煤中官能团的相应关系，完整地描述了煤的热解生成物生成的全过程。     

甲烷直接转化生成芳烃和乙烯新催化过程的研究：Ⅲ.通过Mo／HZSM—5 …

研究了用甲烷和乙烷碳化预处理对Ｍｏ／ＨＺＳＭ－５催化甲烷围化成芳烃和乙烯的起始反应温度的影响,催化剂经甲烷在９７３Ｋ或经乙烷在８７３Ｋ碳化３０ｍｉｎ后,可使甲烷催化转化成苯和Ｃ２烃的起始反应温度降低约１００ｋ。催化剂用烃类的碳化预处理过程不仅导致了钼物种的价态变化,而且可能导致了碳化钼的生成并引起催化剂化学本性的变化。通过催化剂在甲烷及氢气氛下的差热分析及甲烷在催化剂上程序升温表面反应产物分析证实     

煤的热解研究Ⅲ.煤中官能团与热解生成物

借助化学分析和ＦＴＩＲ光谱分析对我国煤化程度不同的１８种煤中官能团的研究表明：煤中官能团含量与煤化程度有关;煤中羧基、羟基及醚键等其他含氧官能团的含量与热解生成物ＣＯ２、Ｈ２Ｏ和ＣＯ的产率有关,脂肪－ＣＨ的含量与甲烷和焦油的产率相关联,芳香－ＣＨ的含量与热解半焦产率有关。煤的热解生成物主要是煤中官能团的断裂所致。     

煤的热解研究III.煤中官能团与热解生成物

借助化学分析和ＦＴＩＲ光谱分析对我国煤化程度不同的１８ 种煤中官能团的研究表明：煤中官能团含量与煤化程度有关;煤中羧基、羟基及醚键等其他含氧官能团的含量与热解生成物ＣＯ２、Ｈ２Ｏ 和ＣＯ 的产率有关,脂肪—ＣＨ 的含量与甲烷和焦油的产率相关联,芳香—ＣＨ 的含量与热解半焦产率有关。煤的热解生成物主要是煤中官能团的断裂所致。     

基于TG和FTIR的印尼油砂微观结构及热解特性实验

采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)对四种油砂微观结构和官能团进行研究,通过FTIR谱图的分峰拟合处理,对油砂主要官能团进行半定量分析。研究表明:油砂由芳香烃、脂肪烃、羟基官能团和含氧官能团等组成,其中芳香烃结构和醇类化合物为主。利用TGA/DSC1型同步热分析仪和傅里叶变换红外光谱仪(TG-FTIR)进行了油砂热解特性实验,考察了升温速率对热解特性的影响,探究了油砂热解过程中挥发分的析出规律与主要气相产物H_2O、CO_2、CO、CH_4、CnHm的释放特性。结果表明:油砂热解过程分为干燥脱气段、低温热解和高温热解3个阶段,其中有机质挥发分的析出主要发生在低温热解段;随着升温速率的提高,油砂热解产物释放更加集中,热解特性趋好。油砂热解过程中先析出游离水,随后发生解聚和脱水反应,主要的烷基侧链不断脱落、环化及含氧官能团逐渐断裂生成各种烷烃类、羧酸类、醇类和醛类等物质,甲氧基(—O—CH_3)、亚甲基(—CH_2—)和甲基(—CH_3)在低温段(600℃)断裂振动生成有机气体C_nH_m和CH_4。     

油砂组成结构及热解特性分析

采用傅立叶红外光谱仪(FTIR)对四种油砂微观结构和官能团进行研究,通过FTIR谱图的分峰拟合处理,对油砂主要官能团进行半定量分析。研究表明：油砂由芳香烃、脂肪烃、羟基官能团和含氧官能团等组成,其中芳香烃结构和醇类化合物为主。利用TGA/DSC1型同步热分析仪和傅里叶变换红外光谱仪(TG-FTIR)进行了油砂热解特性实验,考察了升温速率对热解特性的影响,探究了油砂热解过程中挥发分的析出规律与主要气相产物H2O、CO2、CO、CH4、CnHm的释放特性。结果表明：油砂热解过程分为干燥脱气段、低温热解和高温热解3个阶段,其中有机质挥发分的析出主要发生在低温热解段;随着升温速率的提高,油砂热解产物释放更加集中,热解特性趋好。油砂热解过程中先析出游离水,随后发生解聚和脱水反应,主要的烷基侧链不断脱落、环化及含氧官能团逐渐断裂生成各种烷烃类、羧酸类、醇类和醛类等物质,甲氧基(-O-CH3)、亚甲基(-CH2-)和甲基(-CH3)在低温段(＜600℃)断裂振动生成有机气体CnHm和CH4。     

松木生物质向轻质芳烃转化的催化分解

以废木材生物质的有效利用为目的，使用粉粒流化床热分解反应器对松木生物质进行了催化热解实验。为了获得高附加值轻质芳烃(苯、甲苯、二甲苯和萘)，调查了松木生物质的热解特性以及CoMo—B催化剂分别在氦气和氢气气体中对其热解产物的影响，并将结果与惰性介质硅砂条件下的结果进行了比较。在常压、低温下，要获得较高的中间产物轻质芳烃，热解过程中氢气和加氢催化剂的使用是不可缺少的，