印尼褐煤的热分解特性研究

采用热重分析和热解实验对印尼褐煤的热分解特性进行研究,探讨了印尼褐煤的热解机理、升温速率和热解终止温度对热解过程的影响.结果表明,印尼褐煤的热失重过程包括水分蒸发、挥发分析出和焦炭形成三个阶段;在温度低于300℃时,印尼褐煤以水分蒸发和脱除吸附小分子气体为主,300℃时开始微热解反应,400℃时热分解反应剧烈.在同一热解温度条件下,升温速率为10K/min～20K/min的慢速升温热解过程中,焦油产率维持在8.5%(质量分数)附近,升温速率对热解产物产率的影响较小;在400℃～600℃的低温热解范围内,热解终止温度对焦油产率影响较小,但热解气体产率随热解终止温度的增大而增大,而半焦产率却随之降低.     

山楂核热解特性及其产物研究

为研究山楂核热解特性及其产物分布规律,在不同升温速率及不同热解终温条件下对山楂核粉末进行热重分析,并用自制小型固定床热解炉对山楂核粉末进行了热解实验,考察了热解终温和升温速率对山楂核热解的三相产物产率的影响,结果表明：热解终温对焦油产率影响不大,对热解气和焦炭产率有显著影响,随着热解终温的提高,焦炭产率降低,而热解气产量增加。同一热解终温条件下,随着升温速率由5℃/min增加到10℃/min,焦油产率增加（热解终温600℃时,增加量约6个百分点）,焦炭和热解气产率降低,并且热解终温越大,升温速率对焦油产率影响越大;同时,提高热解终温和升温速率会使反应速率增大。     

内蒙古褐煤流化热解反应特性试验研究

基于小型流化床评价装置研究了内蒙古褐煤流化热解反应特性,考察了温度、压力、线速率和催化剂负载量对热解产物分布、热解气组成、半焦组成以及膨胀率的影响。研究结果表明:随着热解温度升高,热解气产率大幅升高。随着热解压力增加,热解气产率和焦油产率逐渐降低。随着线速率提高,热解气产率和焦油产率呈明显增大的变化趋势。添加催化剂后热解更加完全,半焦中残留的挥发分降低,煤颗粒的塑性软化能力升高,膨胀率逐渐增大。     

昭通褐煤“腐植酸的提取——腐黑物的低温热解”的梯级利用特性

以昭通褐煤为原料,通过碱溶酸析法提取腐植酸,探讨各工艺条件下褐煤腐植酸的提取率、腐植酸的品质,并对提完腐植酸后剩余的褐煤腐黑物进行热解气化,以热解产物分布、热解气及焦油的组成为指标,研究其热解气化特性,为开发"腐植酸的提取——腐黑物的低温热解"梯级利用提供基础数据,结果表明:1.5%Na OH、70℃反应温度和3h反应时间、2MPa压力下腐植酸的产率较高,可达到41%以上,得到的腐植酸的总酸性官能团含量可高达6.8mmol/g,其中主要的羧基官能团含量达到4.4mmol/g,腐植酸的灰分产率为14.23%,其对金属元素吸附大小顺序为AlSiFeCaKMg。腐黑物(残渣)热解气产率为15.72%,焦油产率为2.29%,热解气中主要的成分有H2、CO、CO2、CH4,其中H2的含量最高可达38.2%,焦油的组分较重且极为复杂,热解半焦的固定碳含量有所提高,热解产物中各组分的含量及比值随热解工艺条件的变化有所改变。     

低温煤热解焦油产率和品质影响因素研究

煤焦油是低温煤热解技术的主要产物,是重要的化工原料,其产率和品质是评价煤热解工艺的重要指标。从原煤性质(煤种和煤粒径)、热解反应器结构形式及热解工艺条件(原煤预处理、热解温度、压力、升温速率、停留时间、热解气氛及催化剂)等方面综合分析了煤热解焦油产率和品质的影响因素,认为通过优选煤种和热解反应器,对煤样进行适当预处理,选择合适的工艺操作条件和引入加氢催化热解等有助于提高焦油产率和品质。     

生物质热解气在高温煤焦层中裂解特性研究

在小型两段式固定床反应器中,对生物质热解气在高温煤焦层中的裂解反应特性进行了研究,重点考察了两段式热解中裂解温度、停留时间及煤焦特性对焦油裂解率、气体产率及成分的影响.结果表明,增加气体停留时间及裂解温度,都有利于促进生物质气中焦油裂解和气体产率提高.裂解温度对气体产率、组分及焦油裂解率影响更明显,高温促进H2和CO的生成,1000℃时H2和CO的含量达到94.51%.当生物质热解气在煤焦中停留时间达到1.41s后,气体中各组分变化趋于缓慢;不同热解条件所制得的煤焦对生物质气中焦油裂解效果不同,较低制焦温度和较短热解时间都有利于增加煤焦的反应活性,促进焦油分解为可燃气体.     

褐煤的对流热解特性实验研究

在固定床热解过程中引入对流气体,考察了对流气体流量、对流气体温度、煤样粒度对褐煤热解过程传热和热解产物的影响;试验表明:随对流气体流量增加,传热系数增加,流量小于1.0 L/min时,引入的对流气体能及时带出热解过程逸出的挥发分,避免了挥发分的二次裂解,能提高焦油产率;为提高褐煤热解过程的转化率,热解温度与对流气体温度之差不能超过50℃;随煤样粒度增大,传热系数增加,热解气产率增大,20~30 mm时焦油产率最大,10~30 mm时半焦产率最大。     

气氛对依兰低阶煤流化床快速热解产物分布的影响

利用流化床快速热解反应器对依兰次烟煤快速热解进行了试验研究,分析了气氛条件对热解产物分布的影响。试验结果表明:热解气体产率随热解温度的升高而增加;热解焦油存在最大产率温度,在N_2,H_2,CO和CO_2气氛下对应的最大产率温度分别为670,650,720和700℃;与N_2气氛相比,H_2和CO气氛可提高焦油产率50%以上,CO_2气氛则仅在较高热解温度(650℃)下显著影响焦油产率;通过元素分析,热解气氛中H_2,CO_2和CO的存在可提高焦油的氢碳比,同时降低S和N元素的含量。     

褐煤热分析及热解过程析出气体的实验研究

利用热重法对褐煤进行热解实验,并通过动力学分析得出适合该煤种热解的温度区间;利用自建的固定床热解装置在该温度范围内考察热解终温、恒温时间、升温速率对乌拉盖褐煤热解产物产率和析出气体组分的影响。实验表明:褐煤热解过程主要分为3个阶段;在300~550℃热解时最剧烈;热解终温对产物产率和析出气体组分影响明显,恒温时间的影响不大,升温速率仅对气体组分影响明显。     

反应气氛对平朔煤热解反应性能的影响

在固定床反应器上研究了平朔煤在N2,H2,CH4/CO2和CH4/CO2(catalyst)不同热解气氛下的煤热解性能.主要考察了不同热解气氛下的热解温度和升温速率对焦油、水、半焦产率以及脱硫率的影响.结果表明,甲烷在催化剂的作用下能够产生大量的CHx基团,CHx基团能使煤热解产生的自由基更稳定,从而提高焦油产率.平朔煤在CH4/CO2(catalyst)气氛下热解的焦油产率最高,在600℃的热解温度下,焦油、水、半焦产率和脱硫率分别为33.5%,25.8%,69.5%和25.3%(质量分数),其中焦油产率为相同条件下H2和N2气氛下热解的1.6和1.8倍.     

气氛对煤热解行为影响的研究进展

总结了不同热解气氛对煤热解行为的影响,其中氧化性气氛的存在不仅可以促进挥发性有机物的裂解,也可以与挥发性有机物发生反应进一步形成焦油及半焦;还原性气氛促进了煤热解自由基的生成,同时还原性气体热裂解也会形成自由基,这些自由基间的相互结合会进一步形成热解气、热解水、热解焦油及半焦。混合气氛热解有利于焦油产率的提高,且不同气体的混合对焦油中各组分含量及性质的变化均会产生较大的影响。最后提出,下一步研究中应就不同气氛对煤热解过程的影响机理进行深入探讨并结合计算机模拟的方法对其影响过程进行模拟和优化,同时应放大实验装置,为工业应用提供更为准确可靠的参考依据。     

气氛对煤热解行为影响的研究进展

总结了不同热解气氛对煤热解行为的影响,其中氧化性气氛的存在不仅可以促进挥发性有机物的裂解,也可以与挥发性有机物发生反应进一步形成焦油及半焦;还原性气氛促进了煤热解自由基的生成,同时还原性气体热裂解也会形成自由基,这些自由基间的相互结合会进一步形成热解气、热解水、热解焦油及半焦。混合气氛热解有利于焦油产率的提高,且不同气体的混合对焦油中各组分含量及性质的变化均会产生较大的影响。最后提出,下一步研究中应就不同气氛对煤热解过程的影响机理进行深入探讨并结合计算机模拟的方法对其影响过程进行模拟和优化,同时应放大实验装置,为工业应用提供更为准确可靠的参考依据。     

纤维素在等离子体射流水平床内热解气化特性

采用新型等离子体射流水平床反应器,以羟丙基甲基纤维素(HPMC)为实验物料,考察了进料速率对热解气体产物组成、原料组成元素气相转化效率、气体产率和气体热值的影响,并进行了热解气化过程的能量转化规律研究。结果表明:等离子体热解气化产物主要为可燃气及少量固体残碳,无焦油存在;气体产物中以化学合成气(H2和CO)为主。随进料速率的增加,组成元素的气相转化率、气体产率均减小,而热解气热值增加。在进料速率为0.11 g/s时,氢元素气相转换效率可达93%,热解气中H2和CO体积分数之和可达95%,气体产率为1.37 L/g。在等离子体热解气化HPMC的过程中,电能主要转化为热解气和系统冷却水的显热,并未转化成热解产物的化学能,但等离子体射流为气化过程提供了高温、高焓、高升温速率的反应环境。     

大尺度褐煤的地下气化热解特性

为了考察地下气化过程中干馏和干燥作用对于气体产物组成的影响,以乌兰察布原煤为研究对象,采用大直径固定床反应装置进行了150℃～800℃范围内热解气体的形成与释放研究.结果表明,大粒径褐煤热解在400℃才开始有气体逸出,随着温度的升高气体总产率升高,平均孔径和孔容积呈现先增大后减小的趋势;不同粒度的块状煤有效气体析出规律大致相同,但5cm见方的褐煤呈现气体析出缓慢、产量较大的趋势;在慢速升温和中速升温过程中,5℃/min的升温速率可以明显增加大粒度褐煤热解失重率,提高气体产率.     

煤拔头工艺中煤与生物质快速热解的气体产物分布

在模拟煤拔头快速热解条件下,实验研究了煤、生物质及其混合物热解产物的产率、气体组成及气体热值随热解温度的变化规律. 结果表明,褐煤与生物质混合热解遵循单一物质的热解规律,但生物质配入比例对混合热解产物产率有一定影响;其质量配入比例低于50%时,随生物质配入量增加,气体产率增加,800℃时气体产率可从50%以下增加到60%以上;其配入比例增大至50%以上时,气体产率下降5%. 褐煤与生物质混合物热解产物的气体组成与原料单独热解时相似,均以CO2为主,其次为CO, H2,烃类组分中以CH4和C3H6为主,C2H4, C2H6, C3H8次之,C4H8略少,混合物热解气体中CH4含量比褐煤单独热解时高7%以上. 热解温度对气体的热值影响较明显,高温下热解气体热值高,热解温度500~800℃、生物质与褐煤质量配比为1:2时,热解气体的热值从11.38升至16.10 MJ/m3. 拔头条件下,褐煤与生物质混合快速热解的气体产率较高,有利于提高热解气体热值.     

褐煤与棕榈壳微波共热解特性实验研究

在微波加热方式下,采用自行设计的两段式石英反应器考察热解温度和吸波剂的添加对褐煤与棕榈壳共热解特性的影响,利用气相色谱-质谱联用仪和气相色谱仪分别对焦油和热解气体进行分析.结果表明:在褐煤与棕榈壳共热解过程中二者存在明显的协同作用,挥发分产率有明显增加.利用活性炭做吸波剂时,焦油产物有一定的轻质化,且轻气体产物中产生较高含量的CO和H_2.在600℃下,活性炭做吸波剂时,CO和H_2在轻气体中的总产率达到91.98%(体积分数).     

低阶煤无热载体快速热解炉工艺试验研究

为实现煤炭热解分质梯级利用,提出了低阶煤无热载体粉煤快速热解炉工艺,以印尼褐煤为研究对象,对无热载体粉煤快速热解工艺所产焦油、热解气、半焦等进行分析,验证低阶煤无热载体热解炉工艺的技术可行性。结果表明,试验煤种经低阶煤无热载体粉煤快速热解炉工艺处理后热解焦油产率达11.84%、热解气产率14.08%,半焦产率64.97%,其中焦油产率比格金干馏试验提高了1.49%,半焦发热量较原煤提高了2.63 MJ/kg,热解气有效气体含量达80%以上。表明该低阶煤无热载体粉煤快速热解炉工艺具有热解温度可区域精确控制、热解速度快、焦油产率高、产品品质好等优点。     

N_2保护下热预处理对胜利褐煤热解产物分布的影响

采用管式炉反应器在惰性气氛下对胜利褐煤进行脱氧预处理,研究了热预处理对褐煤热解产物半焦产率、焦油产率及气态产物的影响。结果表明:热预处理使得煤半焦产率明显降低,焦油产率升高,气体生成量大于原煤。在600℃热解时,半焦产率最小,焦油产率最大。褐煤中含氧官能团之间的氢键会使得交联反应增加。     

不连沟煤热解半焦燃烧特性研究

煤热解产生具有高利用价值的煤气和焦油,并伴随产生大量的热解半焦,燃烧是半焦的主要利用途径之一。本文采用非等温热重分析法研究了热解条件(热解温度和停留时间)、热解气氛和燃烧升温速率对热解半焦燃烧行为的影响,并利用Coats-Redfern积分法对半焦燃烧过程进行动力学计算。结果表明:热解温度对甲烷二氧化碳重整与煤热解耦合过程半焦的燃烧反应特性有重要影响。随热解温度升高,半焦燃烧反应性呈下降趋势,反应活化能逐渐增加,这与半焦中较低的挥发分成正相关。热解停留时间和热解气氛对半焦燃烧影响较小。与在氮气中热解半焦相比,加氢热解和耦合热解半焦表现出几乎相同的燃烧特征和反应活化能。燃烧升温速率显著影响半焦的燃烧特性,提高燃烧升温速率促使半焦燃烧反应在更高温度下进行。     

利用热重-红外联用对生物质热解特性研究

采用热重-红外(TG-FTIR)联用技术研究不同升温速率对生物质热解特性影响。以氮气为载气,在室温和600℃区间,以3种升温速率(10,30,50℃/min)对生物质试样(麦秆)进行热解实验,确定了生物质起始分解温度,热解失重主要发生在快速热解阶段,升温速率越高,热解起始温度和失重速率越大;热解气体通过FTIR分析结果表明,热解初始阶段的气态产物主要是水蒸气和少量的CO及CO2,随着温度的升高,热解的主要气态产物变为CO、CO2、CH4以及小分子烃类。