与低阶煤共热解的冶金渣优选研究

采用自行研发的煤低温干馏装置,将四种冶金渣与长焰煤进行低温催化热解,对液体产物煤焦油和固体半焦分别进行GC-MS和SEM分析,同时,利用在线红外煤气分析仪对煤气进行成分分析.结果表明,随着冶金渣的添加,煤气含量呈先上升后下降趋势,煤气中CH4和H2的含量分别可达到23.98%和38.12%;热解水和焦油收率降低,但焦油中直链烷烃、萘、菲和芴等含量不断增大,实现了低温煤焦油部分轻质化;半焦的表面变得粗糙凹凸不平有龟裂纹,导致半焦的反应性增加.四种冶金渣中炼铁瓦斯泥对热解过程的催化作用更为显著.     

Fe2O3/CaO对低阶煤低温催化干馏的影响

采用自行研发的煤的低温干馏装置,将不同配比下的Fe2O3/CaO与长焰煤进行低温催化热解实验,以探索Fe2O3/CaO对低阶煤催化干馏的反应规律。结果表明:随着催化剂Fe2O3/CaO的添加,煤气产率增加约3%,煤气中CH4和H2的含量分别可达到35.69%和17.73%;焦油收率略有降低,但焦油中直链烷烃,以及一些高附加值的化合物如萘、菲、茚、芴等,含量不断增大,实现了低温煤焦油中高附加值化工产品的富集;半焦产率增加约3%,半焦表面变得凹凸不平并有龟裂纹,导致半焦的反应性增加。在对低阶煤热解过程中,Fe2O3和CaO的催化作用具有一定的协同性。     

低阶煤与浒苔低温共热解产物特性研究

采用自行设计的低温干馏装置,将不同配比下的低阶煤-浒苔混合物进行低温共热解,考察随着浒苔配入量的增加各热解产物的产率和品质的变化.结果表明,当浒苔配入量为30%时,焦油产率达到最大值11.39%,比低阶煤单独热解提高了28.61%.此时,热解焦油中烷烃类含量为48.66%,酚类含量为9.12%,明显高于原始焦油中相应组分的含量,热解焦油的n(H)∶n(C)提高了9.87%,表明热解焦油达到了一定程度的轻质化.同时煤气成分中CH4和H2的含量有所增大.SEM检测显示,混合热解时半焦表面变得粗糙,形成了明显的裂纹中心.混合热解的半焦热值相对于浒苔单独热解的半焦热值有显著提高.     

低变质煤与塑料微波共热解研究

进行了微波加热条件下陕北孙家岔低变质煤与塑料共热解的实验研究.结果表明:随着塑料添加比例的增大,兰炭产率逐渐降低,焦油产率明显提高.当塑料加入量为10%时,焦油产率可达到17%,同时煤气中H2,CO和CH4的含量显著增加,分别可达到44.21%,18.75%和21.97%.塑料的加入有利于提高焦油的回收率,优化热解煤气成分,对煤气的进一步综合利用具有重要意义.     

微波功率对褐煤与玉米芯共热解产物特性的影响

采用自行改造的微波共热解装置,探究微波功率对褐煤与玉米芯共热解产物特性的影响.利用傅立叶红外光谱仪(FTIR)、气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)和扫描电子显微镜(SEM)对共热解产物进行了表征.结果表明:随着微波功率的增大,共热解气产率和焦油产率均呈上升趋势,半焦产率呈下降趋势;当微波功率由220W增加到700W时,共热解气中CO,CH4和H2的体积分数均逐渐增大;焦油中脂肪族和酚类的质量分数分别提高了12.35%和12.14%,杂原子的质量分数降低了9.37%;随着微波功率的增大,半焦表面更粗糙,裂纹更丰富.     

内蒙褐煤微波热解特性研究

研究了内蒙褐煤、热解半焦及煤-半焦混合物在微波场中的升温特性,并对比研究了300℃~750℃温度范围内,内蒙褐煤微波热解和常规热解的特性.研究表明,内蒙褐煤是一种弱微波吸收剂,需添加一定量的半焦作为微波吸收剂才能进行热解反应;在添加10%~30%半焦的范围内,随着半焦添加量的增加,煤-半焦混合物的热解升温速率逐渐增加,焦油和气体产率增加,半焦和热解水产率降低;在添加30%半焦,终温保温20min的条件下,与常规热解相比,微波热解油、半焦和热解水的产率降低,气体产率增加,其中CO和H2产率显著提高.     

热解温度对低阶煤热解性能影响研究

为获得高品质高产率热解油气,以榆林长焰煤为研究对象,采用1 kg/h外热式回转炉,研究不同热解温度下榆林长焰煤的产品产率、半焦强度及煤焦油品质。结果表明:随着热解温度的升高,榆林煤裂解程度加深,有机质剧烈分解,气体、液体产物不断析出,半焦产率下降,煤气产率增加;热解水量受温度影响不大,仅随温度升高略有增加。随热解温度升高,榆林煤热解半焦结构强度和半焦微孔均增大,温度越高,气孔结构越发达。煤焦油中脂肪族和芳香族含量与热解温度成正比,极性物含量与热解温度成反比。长焰煤适宜热解温度为600℃,此时煤焦油产率达到极大值8.66%,为格金焦油产率的79.5%;半焦结构强度在78%以上,煤焦油中脂肪族和芳香族含量在50%以上,极性物含量32.9%,族组成较为理想。     

重质油添加量对低变质粉煤共热解过程产品组成的影响

进行了低变质粉煤(SJC)与重油(HS)、煤沥青(LQ)、焦煤(JM)的共热解实验,主要研究了HS添加量对共热解过程中产品组成与结构的影响规律.利用傅立叶红外光谱(FTIR)和气相色谱-质谱联用(GC-MS)等对固体焦、热解焦油的结构和组成进行分析表征.研究表明:HS的加入可有效改善低变质煤共热解过程中热解产品的产率与结构组成.随着HS添加量的增加,固体焦收率逐渐降低,而焦油收率先增大后减小,煤气收率先减小后增大;固体焦表面酚类、醇类官能团质量分数有所增加;热解煤气中CH_4体积分数逐渐增大,H_2体积分数则逐渐减少.当HS添加量为20%时,焦油收率达到最大值33%,煤气中CH_4与H_2体积分数分别增大到33.16%和19.61%,CO+CH_4+H_2总体积分数达到最大值65.54%.随着HS添加比例的增大,HS中芳香结构的加氢裂解使得焦油中芳香烃含量骤减,同时烷烃和酚类质量分数有所上升,SJC与HS之间的协同作用更加明显,酚类物质含量最大为21.87%,而芳香族物质则减少了24.20%.同时,焦油中轻质组分(C_5~C_(10))含量逐渐增大,而C_(11)~C_(19)与C≥20质量分数则有所降低,HS添加量为20%时,轻质组分含量达到最大值28.81%,而中质组分和重质组分质量分数均达到最小值.     

褐煤与生物质混合快速热解半焦特性研究

研究了褐煤、生物质及其不同配比混合物在快速热解条件下,热解产物半焦的产率、工业组成、热值以及表面结构等特性,探讨了其随热解温度和原料组成的变化规律.结果表明,由于受褐煤和生物质各自组成和性质的影响,褐煤与生物质混合快速热解过程,生物质配入比例和热解温度对半焦的产率、工业组成、热值及表面结构的影响较为复杂.总体趋势是,控制适宜的热解温度和适宜的生物质配入量(生物质配入比例50%),可获得高的半焦产率和半焦热值,同时降低半焦中灰分含量.生物质掺混比例为50%,热解温度为600℃时,热解产物半焦产率为52.1%,半焦热值可达23.75 MJ/kg.由于生物质的引入,混合物热解产物半焦的表面结构比褐煤单独热解时半焦的表面结构有所改善,半焦孔隙增加,有利于增加半焦的吸附性和反应性.     

氧化铁与碳酸钾对煤温和气化的影响

对神木煤进行了流化床煤温和气化研究,考察了氧化铁、碳酸钾对煤温和气化产物产率,气体组成,半焦组成的影响。试验结果表明：添加氧化铁后,煤气中Ｈ２产率显著增加,ＣＯ产率明显下降,添加碳酸钾后,Ｈ２产率增幅较小,ＣＯ,ＣＨ４及其它气态烃产率基本不变,表明碳酸钾对烃类裂解反应无明显催化作用。通过对所得半焦组成分析,发现添加碳酸钾所得半焦中硫,氮含量比原煤热解半焦有所增加,添加氧化铁的得半焦中硫,氮含量无明     

褐煤与石莼低温共热解产物特性研究

将内蒙褐煤与石莼的混合物在自行设计的低温干馏装置进行低温共热解实验,并探究石莼的添加量对各热解产物的产率、组成及品质的影响。研究结果表明:当石莼的添加量(质量分数)为40%时,焦油产率达到最大值8.35%,相比于褐煤与石莼的理论加权值提高了26.70%。GC-MS检测结果表明共热解焦油中直链脂肪族化合物和酯类化合物含量明显高于褐煤单独热解焦油中相应组分的含量;FTIR检测表明石莼的添加使焦油中的芳香族化合物有向脂肪族化合物转变的趋势,可使煤焦油达到一定程度的轻质化;SEM检测表明石莼的添加使共热解半焦孔隙变多、表面变粗糙,这有利于提高半焦反应活性及扩大半焦的用途。     

石莼与褐煤低温共热解产物的特性

将褐煤添加不等量的石莼进行低温共热解实验,实验表明,随石莼添加量的增加,热解油出现先增加后减少的趋势,与质量加权值相比,出现先促进后抑制的相互作用,当石莼添加30%时热解油产率最高,为12.5%,比纯褐煤时提高了26.01%,与质量加权值的正偏差最大。选取纯褐煤和30%石莼添加量的热解油进行GC-MS检测,共热解油烷烃类含量比纯褐煤增加了34.46%,实现了热解油较大程度的轻质化,两组样的半焦的SEM对比分析,共热解半焦出现了深度龟裂纹,半焦的反应性、吸附性提高,共热解半焦具有更广泛的工业用途。     

陕北长焰煤低温干馏特性试验

为研究热解条件对陕北长焰煤热解过程的影响,利用管式炉进行低温干馏试验;结果表明:随着热解终温的升高,半焦产率减小,煤气产率增大,焦油产率先增大后减小,焦油中饱和烃含量持续降低,品质持续变差;在一定范围内,终温恒温时间的增加可以提高焦油和煤气的产率,当恒温时间大于30 min,热解产物分布基本不变;当载气流量小于450 mL/min时,增大载气流量可以显著提高焦油产率,改善焦油品质,同时大幅度减小煤气产率;综合分析得出,最佳热解条件为热解终温650℃、终温恒温时间30 min、载气流量450 mL/min,此时,热解产物中半焦、焦油、煤气的空干基产率依次为65.53%、8.33%、6.14%。     

低阶煤与玉米芯低温共热解的产物特性分析

采用低温干馏装置对不同玉米芯加入量的褐煤/玉米芯混合物进行低温共热解实验。结果表明：当玉米芯加入量为30%时,焦油产率最大为11.70%,比褐煤单独热解提高了53.75%。随着玉米芯的加入量增加,热解气中CO、CH₄和H₂含量逐渐增大。对热解焦油进行GC-MS检测,发现添加30%玉米芯后脂肪族质量分数从褐煤单独热解的24%提高到了30.67%,酚类质量分数从6.29%提高到了18.49%,杂原子质量分数从29.75%降低到了13.33%,一定程度上实现了焦油的轻质化和高品质化。对热解半焦进行SEM、比表面积分析和热值测定,发现共热解半焦表面变粗糙,孔隙结构得到改善,热值明显高于褐煤单独热解半焦热值。     

甘蔗渣与褐煤共热解半焦的特性

利用自制的干馏装置进行褐煤与甘蔗渣的低温共热解实验,并探究甘蔗渣的添加量对热解产物产率及半焦品质的影响。研究结果表明,在甘蔗渣掺混比为20%时,产物产率的实验值与理论值偏差达到最大,此时焦油产率的实验值比理论值高出9.61%;FTIR检测表明半焦中主要含有-OH、C=C和C=O官能团,且甘蔗渣的添加能促进半焦中苯类化合物转化为其他类低分子化合物;SEM检测表明褐煤与甘蔗渣共热解半焦比煤样单独热解半焦孔隙发达;BET分析表明甘蔗渣与褐煤的相互作用不仅能提高共热解半焦比表面积,而且能改善孔径分布,使共热解半焦孔径有减小的趋势。半焦吸附重金属离子实验表明未经任何处理的煤半焦及甘蔗渣半焦对铅离子去除率分别达到78.42%和87.80%。     

神东煤与煤液化残渣共热解研究

为实现煤液化残渣的资源化利用,采用神东煤与液化残渣进行共热解试验,研究了神东煤粒度、残渣粒度、残渣比例对热解产物分布及热解半焦强度的影响,建立了热解半焦强度测试方法。结果表明,共热解后焦油干基收率随着液化残渣加入量的增多而增大,液化残渣的加入对焦油的生成有正协同作用。1 mm液化残渣添加量由10%增加到30%,3~6 mm神东煤共热解半焦转鼓强度增大29.3%,易碎性F值降低22.8%;同样条件下,液化残渣添加量对3~6 mm神东煤共热解半焦转鼓强度的影响更大,1 mm的液化残渣添加量对神东煤共热解半焦易碎性F值影响更大,3 mm神东煤和1 mm的液化残渣共热解半焦转鼓强度小,易碎性F值高,因此热解过程原料煤应当设置粒度下限。     

昭通褐煤半焦气化特性的研究

以O2/水蒸气作为气化剂,对褐煤半焦气化过程进行实验研究.结果表明,随着气化温度的提高,在生成的煤气组成中CO和H2含量增加,而CO2和CH4的含量减少,煤气热值和合成气产率均增加;在温度一定时,随着氧气流量的增加,煤气中CO含量和H2含量先增加然后逐渐减少,CO2含量增加,CH4含量减少,煤气热值和合成气产率均存在一个最大值.     

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。     

油酸包覆型Fe_2O_3对铁厂沟煤加氢热解特性的影响

采用固定床反应器考察了干混法添加油酸包覆型Fe2O3对煤加氢热解特性的影响,并与添加常规Fe2O3进行比较。对其催化作用下得到的半焦进行了TG、BET和XRD表征,焦油进行GC模拟蒸馏分析。结果表明:(1)采用常规Fe2O3考察铁的添加量时,在添加量为5%时焦油产率最高,由不加催化剂时的14.3%提高到16.3%。添加油酸包覆型Fe2O3时,煤的热解转化率更高,焦油产率由不加催化剂时的14.3%提高到18.0%。(2)添加油酸包覆型Fe2O3和常规Fe2O3得到的半焦反应性基本相同,半焦的孔结构则是添加油酸包覆型Fe2O3时最发达;添加油酸包覆型Fe2O3的半焦表面Fe晶粒的直径28 nm,小于添加常规Fe2O3的半焦表面Fe晶粒的直径39.5 nm。(3)加入常规Fe2O3和油酸包覆型Fe2O3都使得焦油品质得到提高,但两者相比,常规Fe2O3作用下得到的焦油品质更高。     

不同粒径华亭煤的热解研究

利用铝甑干馏装置对华亭煤进行热解实验,研究分析了粉煤粒径对焦油产率的影响,同时对粉煤、半焦的孔径和元素含量进行了分析检测。结果表明,随着粉煤粒径的减小,煤焦油产率先增加后减小,原煤及其半焦孔径均呈增大趋势,粒径在120~160目的粉煤热解后煤焦油产率最高,达到5.42%。这说明具有一定孔径的粉煤在热解过程中对煤焦油的析出有较大影响,但粉煤磨制过程颗粒间的摩擦碰撞所导致的挥发分的析出是煤焦油产率降低的主要原因。此外,元素分析结果表明硫元素含量随着粉煤粒径的减小而增加,文中阐述了硫元素含量对煤焦油产率影响的机理。