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：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     

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：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。     

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。     

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     

碱金属、碱土金属和过渡金属对煤的催化氧化作用

为选择煤的催化氧化催化剂，降低煤的燃点，以提高煤的活性，把不同煤化程度的煤分别用 ＨＣｌ溶液和 ＨＦ 溶液处理（即脱灰），再分别浸渍不同浓度的 Ｆｅ２＋，Ｃａ２＋，Ｋ＋，Ｎｉ２＋溶液，并采用燃点测定仪（仿联邦德国ＥＢＩ装置）测其燃点，以考察其活性。试验表明，Ｋ＋，Ｆｅ２＋是对煤催化氧化作用较好的催化剂，可以使脱灰褐煤的燃点降低约 ４５～６５℃； 还研究了原煤未经脱灰直接浸渍 Ｆｅ２＋，Ｋ＋等，发现其燃点也降低２０～３０℃，试验结果表明，Ｆｅ２＋是一种价格较低、活性较高的催化氧化剂。     

低温热解脱氧方法研究

为研究低煤化度煤含氧官能团的化学活性及其改性机理，通过对低温热解方法条件的确定，建立了实验室规模低温热解脱氧方法，进一步考察了该方法的效果。结果表明，在实验室采用此法研究低煤化度煤低温热解脱氧是可行的。     

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     

石灰在煤泥水混凝中的作用机理

石灰在煤泥水混凝中的作用机理,石灰对煤泥水的混凝作用不是补给了ＯＨ＾－,而是提供了大量的Ｃａ＾２＋,Ｃａ＾２＋通过压缩循双电层,破坏了煤泥颗粒的稳定性,从而使煤泥颗粒发生凝聚,ＯＨ＾－和Ｃａ（ＯＨ）２对煤泥水的混凝不直接起作用。     

增加配煤中低煤化度煤配比的研究

通过试验优化煤种配比与工艺方法，实现武汉钢铁(集团)公司现有配煤中增加10％以上的低煤化度煤，焦炭灰分降低0．1％以上，煤气产率提高约1％，提高化学产品的收率与产量，降低炼焦和炼铁的成本。     

蛋氨酸在长链硫醇修饰电极上的电化学行为研究

研究了蛋氨酸在ＨＳ（ＣＨ）１１ＮＨ２,ＨＳ（ＣＨ２）１１ＣＯＯＨ,ＨＳ（ＣＨ２）１１ＯＨ,ＨＳ（ＣＨ２）１１ＣＨ３４活跃步同末端官能团长链硫醇修饰电极上的电化学行为。结果表明ＤＬ－Ｍｅｔ不仅可以渗透自组单分子层膜,而且ＤＬ－Ｍｅｔ在不同末端官能团的ＳＡＭｓ上的渗秀速率不同。     

煤加压低温热解制取焦油和煤气特性

为了提高煤在分级转化中的高效洁净利用,建立了煤加压热解实验系统.以陕西黑龙沟煤为对象,研究了不同温度(500~700℃)、压力(0.1~0.5 MPa)、气氛(N2与煤气)、粒径(0~3mm与0~6 mm)对低温热解焦油、煤气产率和品质的影响规律.结果表明,随着温度升高,焦油产率先增加后减小,在温度为600℃时达到最高,煤气产率逐渐增加.随着压力的增加,焦油产率在N2气氛下降低,煤气气氛下升高;而热解煤气产率在N2气氛下升高,煤气气氛下降低;大颗粒煤热解焦油产率高于小颗粒煤的热解产率,但当压力达到0.5 MPa时,热解焦油与煤气产率几乎不受粒径影响.升高压力虽降低了热解煤气中CO与H2的含量,但促进更多轻质碳氢化合物(如CO2,CH4,C2H4,C2H6)的析出,因此提高了热解煤气热值,同时煤焦油品质也因焦油中苯、甲苯、苯酚及萘的实际收率增加而提高.     

溶剂预处理对淮南煤热解产物分布的影响

采用吡啶(Py)、四氢呋喃(THF)和CS_2作为单一溶剂分别对淮南煤(HN)进行了溶胀处理。根据热解气析出速率、组成及热解半焦、焦油、热解水等产物分布,结合热重分析,系统考察了溶胀煤的热解行为。实验结果表明,溶胀煤的热解产物分布有显著改善,热解气体积和热解焦油有不同程度的增加,热解水产率降低;CS_2和THF溶胀煤的热解气析出速率明显增大,Py溶胀煤的热解焦油产率最高,比HN原煤热解时产率提高了5.99%(质量分数,干燥无灰基),这表明溶剂和煤结构间有交互作用,从而提高溶胀煤的热解焦油产率。     

中国典型动力煤种热解动力学分析

采用热重分析方法对中国典型动力煤种的热解动力学特性进行了研究,探讨了各煤种热解活化能及热解特征温度变化情况,并对结果进行了分析,得到煤样热解总失重率基本随煤化度的提高而减少,热解特征温度基本随煤化度的提高而增大。对于中等变质程度煤,因其结构中芳烃烷基侧链含量丰富,桥键多的缘故,这些煤样DTG曲线具有最大失重峰。在煤样主反应阶段中等煤有较高的活化能,低和高变质煤的活化能低。     

加水热解条件下煤正构单体烃的生排特征

对加水热解条件下煤的生排烃特征进行了分析，煤的正构单体烷烃排烃效率与实际地质情况下排烃效率有差异，因此，煤加水热解条件下的排烃效率不能直接用于实际的地质情况，而应当与具体的情况结合起来加以修正才可应用。煤的液态产物正构单体烷烃中基本以低碳数部分为主，高峰产率碳数集中于Ｃ１４以下，而这部分烃在一般的氯仿沥青“Ａ”抽提过程中基本都损失了。并且分子越小，损失越多，因而在利用一般的氯仿沥青“Ａ”数据计算生烃量、排烃量和资源量时，应对轻质烃部分进行适当的校正。各正构单体烷烃的排烃特征不一致，产率较高的Ｃ９－Ｃ１２排烃效率较低，Ｃ１３－Ｃ３０部分正构单体烷烃的排烃效率却较高，Ｃ８以下的低碳数部分排烃效率也高。     

红外光谱定理分析煤中脂肪碳和芳香碳

利用FT－IR光谱分析和合适的光谱分峰程序，把煤的红外吸收光谱分解为38个Gaussian分布的峰，基于煤中芳香－CH和脂肪－CH的振动对红外光谱的吸收贡献，对我国煤化程度显著差异的18种煤的红外光谱进行研究，确定了煤中的芳香－CH和脂肪－CH含量，获得了我国煤的结构参数，实验表明煤的Har/Hal和芳香度（fa)与煤化程度的有关，碳含量85％是煤的特征值。     

煤的氧化和热解反应的动力学研究

用热分析手段研究了不同煤化程度煤的氧化热解反应.结果表明,在空气中,煤在整个氧化热解过程中,可分为水分蒸发、吸氧增重、受热分解、燃烧与燃尽五个阶段.吸氧增重阶段的氧化反应为1级化学反应,受热分解阶段为1.5级的化学反应.求解出不同煤样在不同氧化阶段的平均表观活化能E和lnA的值,分析了煤氧化过程的特点与E和lnA值在不同氧化阶段的规律性,并用作图方法检验了所求氧化动力学参数的正确性.     

煤热解过程中二次反应作用建模

为了弥补实验方法在研究煤热解中二次反应机理的不足,基于单体结构、碎片断裂、官能团理论和化学反应原理,建立了改进的煤粉热解模型。该模型可以由煤粉特性、反应条件预测热解产物产率及释放过程,将挥发份释放的模拟结果与一些实验结果比较,吻合较好。在此模型基础上,研究产物释放随终温的变化及二次反应的作用。结果表明:反应终温升高挥发份产率的增加主要来源于轻质气体的增加。一次反应气体产物的二次反应对热解过程有抑制作用,随着反应进行,由于化学反应平衡的移动,该抑制作用减弱,通过化学平衡原理分析了该作用的机理。