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：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：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 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     

酸碱脱灰对煤结构及其热解特性的影响

通过酸碱脱灰制备超纯煤,运用X线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、红外光谱(FTIR)和热重(TG/DTG)等分析技术研究酸碱脱灰对煤结构和热解特性的影响。研究结果表明:酸碱脱灰达到很好的脱灰效果,煤样灰分质量分数降低到0.5%以下;脱灰处理破坏煤中碳微晶结构,使煤中分子结构有序性减弱;脱灰煤中羟基和甲基、亚甲基脂肪烃类官能团含量减少,Si—O—Si和Si—O基团消失,酚、醚类含氧官能团含量显著增加;脱灰对低阶煤的分子结构影响较大;在热解过程中,脱灰煤的初始分解温度(ts)和最大质量损失温度(tmax)均向低温区推移;灰分脱除降低传质传热的势垒,有助于促进热解反应。     

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.     

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。     

不同煤阶煤热解气化特性及机理研究

为探究煤阶形态差异对煤质分级利用的影响,采用热重-质谱联用仪对京隆褐煤、准东煤和阳泉无烟煤进行热解和气化实验,并采用扫描电镜、拉曼光谱仪探究煤焦微观形貌变化.研究结果表明,煤热解可分为3个阶段:水分析出和吸附气体释放、大量挥发分析出、二次脱气;随着煤化程度的升高,热解过程逸出H2、CH4等气体的释放峰向高温处移动,且热稳定性阳泉无烟煤＞准东煤＞京隆褐煤.对煤焦的气化活性评价表明,气化活性随反应温度的增大而升高;且随着煤化程度的增加,煤焦表面杂乱程度降低以及不定型结构和含氧宫能团数量减少,这些表面微观结构的变化导致了高阶焦炭反应活性的降低.此外,本文还探索了煤热解和气化反应机理.     

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。     

煤粉快速热解规律的试验研究

用层流曳带流反应器对煤的快速热解规律进行了试验研究。探讨了煤种、热解终温、热解时间和反应器内煤粒的加热过程等因素对煤粉快速热解失重特性的影响．并对三种煤的热解挥发分组分析出规律进行了初步的研究。     

两种木质纤维水解渣的热解特性分析

对木粉酸水解残渣(WAHR)和木糖渣(XR)两种木质纤维水解残渣进行了基本物性分析,采用热重分析仪和自制的管式高温裂解炉探讨了这两种水解残渣及其母料的热解特性.结果表明:两种水解残渣较其母料有更高的碳含量,且WAHR的碳含量比XR高;两种水解残渣的组成和热解特性存在较大差异;XR的气相产物和液相产物产率在整个研究温度区间均高于WAHR,并且H2、CO、CO2、CH4、C2H4和C2H6的产率随温度变化的规律不同;两种水解残渣的液相产物种类相似,但相对含量存在差别;半焦样品的CO2气化反应活性随温度的升高而降低;原料的木质素含量越高,所得半焦样品的反应活性越低.     

粉煤热解过程的温度相关模型

探讨了煤种、粒径、加热终温等几个主要因素对沉降炉中煤粉快速热解过程和差热天平中的慢速热解过程的影响，分析比较了慢速热解及快速热解中挥发分组分及其总体的析出过程。     

环氧氯丙烷在单脉冲化学激波管中裂解反应动力学研究

本文在840～950K范围内应用单脉冲化学激波管测定环氧氯丙烷的裂解反应动力学。实验结果表明,反应不是通过链反应机理。主要反应产物有:CH≡CH,H—(?)—H,CH_2=CH_2,CO,CH_2=CH—CHO和HCl。推测HCl的消去反应是环的断裂之前,消去反应是通过四中心过渡态进行。测定了反应机理中各步反应的速率常数。     

褐煤在高温快速热裂解条件下析出产物的实验研究

通过瓦斯爆炸情形下褐煤的快速热裂解实验,研究了褐煤煤层发生煤矿瓦斯爆炸后褐煤发生次生火灾的机理。基于对褐煤的工业分析和元素分析,应溺能够满足瓦斯爆炸特征的居里点快速热裂解仪,时褐煤进行了热作用持续时间分剐为1,2,5,10s,热作用温度588-1313K的快速热裂解实验。对析出气体的最低助燃氧浓度和燃烧浓度极限进行了分析。瓦斯爆炸情形下褐煤热裂解会产生包括CH4,G2H4,C2 H6,C2H2,C3H6,bH8,G4-C5系列,CO,CO2在内的气体,以及焦炭、焦油。除焦炭产量随温度和时间呈减少趋势外,所有气体和焦油的产量均随温度的升高和热作用时问的延长而增加。析出气体中CH4,CO,CO2的比例较大,其余烯烃类气体比例很小。析出的混合气体在一定奈件下会发生火灾。     

等离子体辅助下二氧化碳向一氧化碳的转化

为了实现二氧化碳向一氧化碳的转化,在等离子体辅助下利用这个装置进行了二氧化碳、煤和水蒸气的共处理研究．研究了磁场电流、二氧化碳流量和电弧的输入功率对气体产量的影响,同时,用可见发射光谱对电弧等离子体进行实时诊断．结果表明,H2和CO的产量随着电弧输入功率和二氧化碳流量的增大而增加,同时,H2,CO,CO2和O2的产量随着磁场电流的增大出现一个最大值．在气体产物中,H2和CO的体积百分含量介于83．0%～86．0％之间,而CO2的体积百分含量低于4．0％,与此同时,随着实验参数的变化,CO2的转化率介于78．9％～88．6％之间．对可见发射光谱的分析表明,H2或者CO的产量随着CH自由基或者CCO^＋离子峰强度的增大而增加．由此可见,H2和CO是通过CCO^＋离子和CH自由基这些中间体生成的．