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。     

注蒸汽原位开采油页岩热解温度确定及可行性分析

利用热重仪对新疆油页岩进行不同温度下的热解实验,结果显示热解温度高低和油页岩在特定温度下的热解时间都会明显影响到油页岩的失重率,热解新疆油页岩的最佳温度值为500℃;通过高精度显微CT实验系统对热解后油页岩的细观进行测试,得到注蒸汽原位开采油页岩是完全可行的结论,这对油页岩原位开采技术的发展具有重要意义。     

气氛对煤热解过程中气相产物释放的影响

利用固定床热解装置对西部弱还原性宁夏灵武煤(LW煤)及对比煤样山西平朔煤(PS煤)进行研究,考察了以N2、N2(80%)/CO2(20%)以及N2(98%)/O2(2%)(体积分数)为热解气氛时,热解气相产物的生成规律。实验结果表明,相同气氛下,LW煤受热分解生成的H2、CO和CO2的累积产率均比PS煤高,而CH4的累积产率比PS煤低。相对于N2气氛,在200~600℃范围内,CO2气氛中LW煤的H2累积产率降低,CH4的累积产率增加,PS煤CH4的累积产率显著下降;O2气氛降低了两种煤的初始热解温度,改变了气相产物的组成,从而使气相产物累积产率均大幅度增加。气氛对煤热解活性的影响与其还原程度有关,CO2对PS煤的影响作用明显,对LW煤的影响较小;而O2对弱还原性LW煤具有更强的影响作用。为我国西部弱还原性煤炭资源的综合利用提供基础理论依据。     

在固定床中煤加压热解特性研究

作者对小龙潭煤和义马煤在固定床中进行加压热解试验,分别用 N_2和 H_2作载气,对热解产生的焦油、热解气、热解水和残炭进行测定和分析。实验结果表明:煤在压力加氢热解(H_2压31kgf/cm~2)条件下与在 N_2气氛中加压热解(N_2压31kgf/cm~2)条件下比较,焦油产率分别提高100%(小龙潭煤)和77.9%(义马煤),焦油中酸性组分含量下降,热解气和热解水产率都有较大的增加,残炭产率有较大幅度的降低,     

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。     

油页岩原位转化热解反应特征研究综述

近年来,世界能源消耗日渐增加,作为非常规能源之一的油页岩是重要的接替资源。中国油页岩资源量丰富,居世界第四位。原位转化技术作为油页岩开采的主流技术,利用热解反应建立渗流通道,开采页岩油气。基于热解反应阶段、干酪根热解、矿物成分影响与热解协同孔隙结构演化等4个方面对原位转化过程中的热解反应特征进行研究综述：（1）热解反应各个阶段下的热物理演化与热化学反应;（2）干酪根热解的反应机理及其影响因素;（3）无机矿物分解对热解反应的促进与抑制作用;（4）热解反应协同孔隙结构演化的机理及其对微裂缝扩展的促进作用。立足于热解反应这一原位转化中的核心技术问题,力图为热解反应在油页岩与中低成熟度页岩油原位转化中的应用提供一定的参考。     

氯化铬对油页岩的催化热解及分子模拟机制

原位转化技术是实现深层油页岩大规模开发的关键技术手段,其原理是通过人工加热将地下的固态有机质转化为油气进行开采。利用热重评估实验和高温热解产油实验,开展过渡金属盐催化剂CrCl₃对油页岩催化性能影响的系统研究,采用GC-MS对页岩油产物进行分析,通过分子模拟研究页岩油产物在油页岩层的吸附行为。结果表明：加入催化剂CrCl₃后,油页岩的热解温度能够降低约50℃,油页岩的热解活化能由80.18 kJ/mol降低到44.58 kJ/mol,降幅达44.4%;CrCl₃可将油页岩的产油温度降低,且产油率提升了6.3%;CrCl₃可促进长链脂肪烃裂解成短链脂肪烃,且具有良好的生烃转化能力;CrCl₃可促进有机质裂解,并且使页岩油中短链烷烃的含量增加,具有优异的油页岩的热解催化活性。     

桦甸市三道岔矿区油页岩热解特性试验研究

选择桦甸市三道岔矿区第3层、第5层、第7层、第10层的4个不同层位的油页岩进行热解特性试验,在不同温度状态下,对不同层位的12组油页岩样品进行热解,得到DSC曲线热解率,分析得出在450~500℃之间时出现一个峰面积较大的吸热峰,这是页岩油的主要析出阶段;另外,桦甸市夹皮沟3道岔矿区第三层油页岩的含油率最高,其他层位油页岩的含油率相对较低,而第10层下部油页岩的含油率高于上部。     

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。     

油页岩热解过程中硫的析出特性

利用微量硫分析仪对甘肃窑街油页岩热解过程中硫的析出特性进行分析,考察了不同温度和催化剂作用下热解气中硫的形态分布和析出特点。结果表明:油页岩在低温下总硫的析出量最大;随着温度升高,总硫的析出变化复杂,475℃的析出量最大为5 060.41 mg/m3;热解气中,H2S的析出量最大,475℃时为5 272.66 mg/m3。不同温度下,油页岩中硫的析出机理不同。添加催化剂对油页岩中硫的析出具有促进作用,膨润土和Mo S2对硫的析出的促进作用最大,总硫析出量比常规热解提高4.58倍和3.95倍;活性白土和环烷酸钴的促进作用最小,分别比常规热解提高64.01%和32.95%。     

生活垃圾灰渣对生物质热解油特性的影响

生活垃圾热解焚烧产生的热灰渣可以作为热解过程的热载体。为了探究灰渣对生物质热解过程的影响,将生活垃圾灰渣与废纸屑掺混后在水平管式炉中进行热解实验,探究在不同热解温度和灰渣种类下废纸屑热解油的产率和成分变化。按照1∶1的比例分别掺混A灰和B灰后,在600℃下热解油产率分别下降了11.36%wt和4.93%wt。随着热解温度由400℃提高到600℃,热解油的产率均增大。通过GC-MS对热解油进行成分分析发现加入灰渣后热解油中的乙二醇单丁醚(NBE)含量增大;而酚类、酮类、呋喃类、醛类和有机酸含量降低,尤其是醇类和酯类无法检出,预示着热解油毒性和腐蚀性减弱。结果表明生活垃圾灰渣的掺入一定程度地提高了生物质热解油的品质。     

桦甸油页岩固体热载体快速热解法干馏研究

建成了处理能力为 １０ｋｇ／ｈ固体热载体快速热解法干馏（简称新法干馏）连续实 验装置。在此装置上进行了桦甸油页岩热解实验，油页岩粒度０．５—２．５ｍｍ； 页岩灰 渣是热载体，温度为７００—７５０℃；油页岩干馏温度范围为４４５～５２４℃；热载体与原 料页岩比为３—４．油收率最佳干馏温度为４９０℃左右，油收率可达低温干馏试验收 率的 ９０％以上。干馏煤气热值 １４．６—２５．６ＭＪ／ｍ３．页岩灰渣含碳甚低。桦甸油页 岩采用新法干馏技术有一定经济效益。     

应用差示扫描量热法研究桦甸市油页岩热解特性

通过差示扫描量热法(DSC法)准确地确定了桦甸三道岔矿区第3、5、7、10层油页岩在热解前后的峰值温度。三道岔矿区油页岩的热解特性符合热解三阶段,第3、5、7、10层油页岩热解生油阶段的峰值温度范围分别为:471.3~479.8℃、475.3~544.9℃、515.9~555.0℃、455.2~476.0℃。建议三道岔矿区油页岩原位热解的温度宜在470~550℃之间。试验成果可以为桦甸三道岔矿区油页岩的原位热解产油提供参考和借鉴。     

过热蒸汽对流加热油页岩产气规律研究

利用自行研制的对流加热原位开采模拟实验台对新疆油页岩进行热解模拟实验,研究不同温度过热蒸汽作用下油页岩的产气规律,并从理论上进行了分析研究。结果表明:过热蒸汽对流加热油页岩热解过程大致分为三个阶段,第一阶段是碳酸盐的水解和热解,同时伴随着少量沥青质的热解,这个过程中主要产生CO2和少量有机气体;第二阶段以油页岩的热解为主并伴随着少量的水煤气反应,这个过程产生大量的有机产物;最后阶段是热解完成后油页岩中残炭的水煤气反应,产物主要为大量的H2和CO。本研究成果将为规模化过热蒸汽原位开采油页岩技术应用提供理论依据和技术参数,也将为油页岩原位开采的干馏气体的处理和回收提供帮助。     

三种添加剂对松木屑/LDPE微波共热解研究

早期热重分析研究表明,聚烯烃热解的温度比生物质温度高,生物质和塑料的热行为是独立的。在微波加热条件下,研究了三种添加剂(海泡石、Al2O3、Fe2(SO4)3)在松木屑/LDPE质量比为10∶1的混料中进行共热解时,对共热解液相产率和化学成分的影响。通过方差分析发现,微波功率较添加剂对液相产率影响更为显著,600～1 000 W较为适宜共热解;GC-MS分析发现,海泡石抑制了愈创木酚及其衍生物的生成,但对1-羟基-2-丙酮和乙酸(酐)可实现富集,平均含量分别达20.10%和27.84%;Al2O3可使1-羟基-2-丙酮平均含量高达22.47%,而紫丁香酚及其衍生物平均含量低至1.97%;Fe2(SO4)3可促进热解产物定向转化为糠醛,平均含量最高可达15.75%。     

含氯有机废料资源化处理基础研究I. PVC固定床热解脱氯反应特性

在10g固定床反应器中对PVC在惰性气氛下的热解脱氯特性及有关工艺参数进行考察，并研究了热解终温（FPT）对PVC热解产物产率的影响。实验结果表明，在温度为300℃，反应时间为3h，升温速率为5℃/min条件下，PVC中大部分的氯可脱除，脱氯率可达90%，另有约10%的氯残留在液体产物及固态残渣中，且升温速率越慢，分解程度越大，反应的起始分解温度也越低。随着热解终温的提高，可燃气体率增大，焦油和残渣产率则减少。     

低次烟叶热解特性及动力学机理函数

采用固定床管式反应器,考察了热解温度对低次烟叶热解产物产率、组成的影响。利用热重分析仪,在不同的升温速率下对低次烟叶的热失重行为进行了研究,运用Coats-Redfern积分法、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)积分法,结合双外推法确定其动力学机理函数。实验结果表明:随温度升高,热解油产率先增大,在400℃达到最大,为26.93%,然后开始下降;热解气产率不断增大;焦炭产率不断下降。热解油主要由酮类、酚类、呋喃类和含氮杂环化合物组成,热解气主要由CO、CO_2组成。低次烟叶的热解过程可以分为脱水干燥、快速热解和炭化3个阶段。主要热解区间第1段(T_0～T_(max))的最概然机理函数为D3(Jander方程),第2段(T_(max)～T_f)最可能的机理函数为D4(G-B方程)。     

热解过程中油页岩孔隙率变化规律

为预测原位热解工艺带来的水文地质环境变化,通过控制热解温度和时间的方法研究了不同热解程度油页岩的孔隙率变化规律。从油母质热解造成油页岩孔隙率变化的机理出发,结合油页岩的热解反应速率方程,建立了热解过程中油页岩的孔隙率变化定量模型,并将理论值与实验值进行了对比验证。结果表明:该模型计算结果与实验数据吻合良好,误差较小。可见该孔隙率定量模型能够较准确地计算热解过程中油页岩的孔隙率。     

桦甸油页岩的酸洗脱灰

以吉林省桦甸市油页岩为研究对象、以正交试验为基础设计试验流程,采用酸洗化学脱灰方法对油页岩脱灰工艺进行优化,得出最佳酸洗脱灰工况,在此基础上考察油页岩粒度和固液比对油页岩脱灰的影响.结果表明:在优化出的最佳脱灰工况下,矿物质脱除率高达92.27%;大颗粒页岩脱灰效果较好,当固液比达到1:8.75 g/mL时,脱灰率逐渐趋于平衡状态;油页岩经酸洗脱灰后热解速度明显加快,脱灰过程中孔隙比表面积的增大对热解的促进作用明显强于矿物成分对热解的促进作用.     

神经网络用于油页岩热解特性的预测

这里利用神经网络方法在MATLAB 6.5环境下,利用神经网络工具箱中的RBF神经网络算法,通过油页岩的元素分析和工业分析对油页岩的热解特性进行了预测。获得了较好的效果,证明油页岩的基础特性与热解特性间存在一定的关系。