气化钠对伊敏煤热解衍生碳黑微晶结构的影响

为研究热解气中的气化钠对煤衍生碳黑微晶纳观结构的影响,本文进行了担载氯化钠前后伊敏酸洗煤粉的热解实验.通过高分辨透射电镜与拉曼光谱仪分析1250℃、不同停留时间条件下收集的碳黑样品,并分别采用图像处理技术与曲线拟合方法获得基本碳黑粒子内部结构参数.两种煤粉的对比实验表明:进入到微晶堆栈区的气化钠可以抑制微晶长大、增加微晶结构缺陷,导致类石墨微晶平均长度降低、曲率升高,碳黑颗粒内部结构组织化程度变弱.不同停留时间下实验表明:随反应时间增加,碳黑逐渐成熟,长度增加、曲率降低;但热解气中含氧物质作用于碳黑则会时长度降低、曲率增加.     

羧酸钠对五彩湾煤热解及煤焦热反应性的影响

针对准东煤中高含量有机钠对煤热解燃烧会产生不利影响的问题,通过向酸洗脱除碱金属后的五彩湾煤定向加载羧酸钠的方法,对比分析加钠煤和再次脱钠二次酸洗煤的热重曲线、气体产物及不同温度热解焦在低温下的热反应性,研究羧酸钠对五彩湾煤热解和焦反应活性的影响。结果表明:羧酸钠会显著促进五彩湾煤热解挥发分的释放及煤羧基官能团的热分解,在600℃以下抑制CO的生成,600℃以上时则相反,同时高温下会抑制脂肪侧链的分解及煤的缩聚反应;羧酸钠对煤焦的热反应性具有催化作用,主要由两条路径实现:在煤焦表面形成"C-O-Na"基团或钠团簇进行催化。     

煤的理化性质对生物质和煤共热解焦油性质的影响

将木屑分别与黑山煤、神木煤以不同比例掺混,利用自制热解干馏炉进行共热解实验。比较木屑的添加对共热解焦油、水和轻质焦油产率的不同影响,结合煤和生物质的热重分析结果与煤的13C核磁共振分析表征,探讨煤的结构、煤和生物质的热化学反应特性,对共热解焦油产率和品质的作用机理。结果表明:在一定配比范围内,木屑和煤之间的交互作用明显提高了共热解焦油中轻质组分的产率,同时热解水产率低于计算值;轻质焦油中的脂肪烃组分主要由木屑和煤热解产生的烷基自由基相互化合生成;煤热解产生的芳烃类自由基由于与生物质热解产生的羟基自由基生成杂酚化合物,从而抑制了热解水的生成。     

准东煤中钠元素赋存形态及洗煤对气化特性影响

为探究准东煤中钠元素赋存形态及洗煤对准东煤气化特性的影响,采用逐级洗煤法对准东煤进行洗煤处理。利用电感耦合等离子体质谱仪、离子色谱仪和X 射线衍射仪研究了准东煤中钠元素赋存形态及含量。利用热重分析仪研究了煤样的气化特性,并采用等转化率法计算气化反应动力学参数。结果表明：准东煤中钠元素主要以水溶钠为主,但并非以钠盐化合物晶体的形式存在于煤中。洗煤对煤样孔结构特性和矿物质含量均产生影响,矿物质含量较低时,气化特性主要由煤样的孔结构特性决定。随着洗煤程度加深,煤焦碳转化率达到90 %时所需的时间由5.35 min延长至12.02 min,气化反应活性指数逐渐降低,气化反应活化能由177.7～214.8 增大至203.5～252.4 kJ.mol-1。     

准东煤中钠元素赋存形态及洗煤对气化特性的影响

为探究准东煤中钠元素赋存形态及洗煤对准东煤气化特性的影响,采用逐级洗煤法对准东煤进行洗煤处理。利用电感耦合等离子体质谱仪、离子色谱仪和X射线衍射仪研究了准东煤中钠元素赋存形态及含量。利用热重分析仪研究了煤样的气化特性,并采用等转化率法计算气化反应动力学参数。结果表明:准东煤中钠元素主要以水溶钠为主,但并非以钠盐化合物晶体的形式存在于煤中。洗煤对煤样孔结构特性和矿物质含量均产生影响,矿物质含量较低时,气化特性主要由煤样的孔结构特性决定。随着洗煤程度加深,煤焦碳转化率达到90%时所需的时间由5.35延长至12.02 min,气化反应活性指数逐渐降低,气化反应活化能由177.7～214.8增大至203.5～252.4 kJ/mol。     

逐级萃取对准东煤的热解特性影响

为探究洗煤对准东煤热解特性的影响机理,采用逐级萃取法对准东煤进行洗煤处理。利用热重分析仪对比研究了洗煤对准东煤热解的影响规律,结合煤样热解前后样品的微观结构分析了洗煤对准东煤热解过程的作用机理,并采用分布活化能模型对煤样的热解反应动力学参数进行了计算。结果表明:脱除与煤中有机质结合的矿物质可以使煤样中产生大量新的多孔结构;洗煤会影响煤孔隙结构与官能团结构,导致煤样在热解初始阶段与热缩聚阶段失重量与失重率减少,主热解阶段失重量与失重率增大,并有利于煤焦微晶结构向石墨化进程演化;分布活化能模型可以较好地描述煤样的热解过程,随着洗煤程度的加深,活化能的分布曲线f(E)极大值对应的活化能由265.32升高至377.20 kJ/mol,说明热解反应活化能的主要分布区间向活化能较高的区域移动。     

气体停留时间对流化床褐煤热解产物的影响

在小型流化床热解反应器上,以小龙潭褐煤为热解原料,通过控制二次热解段尺寸和加热条件,研究不同热解温度(500~800℃)和热解气停留时间(5.5~18.7 s)对煤热解挥发产物产率及组分的影响。通过增加管径和增加长度控制气体停留时间,在各个温度下,均会出现焦油产率的下降,气体产率的上升,焦油气相二次反应更为明显。焦油中轻质组分的含量增加,其中苯、二甲苯及多环芳烃含量在较长停留时间下的增加明显,酚类及脂肪烃含量有所下降。焦油发生裂解、缩聚、加氢等二次反应,CO_2、CO等主要煤气组分均有所上升,并随温度的升高更为明显。     

淮南烟煤热解及焦油析出特性

采用热重-傅里叶变换红外光谱(TG-FTIR)联用和固定床反应器研究了惰性气氛下不同粒径、升温速率和热解温度条件下淮南烟煤热解特性.热解析出焦油采用柱层析分离成脂肪烃、芳烃、非烃和沥青质,结合气相色谱-质谱(GC-MS)联用分析.结果表明,粒径的增加导致煤热解失重量减少;升温速率的提高使峰值温度和燃尽温度均有所增加;随热解温度升高,半焦产率减小,气体产率增加,焦油产率先增大后减小,温度的升高导致焦油的二次反应,焦油族组成发生变化,脂肪烃和非烃减少,芳烃增加;焦油主要组分包含C16~C30直链烷烃,二环、三环、四环芳烃及其衍生物,以及各种酚类、酯类、喹啉等物质.     

气氛及后置催化剂对平朔烟煤热解特性的影响

为实现煤热解焦油轻质化的目的,在小型流化床上考察N_2、CH_4、H_2气氛对平朔烟煤热解特性的影响,并在煤热解下游后置Ni基催化剂以催化提质焦油。结果表明:H_2和CH_4气氛均能提高煤热解的转化率,使得热解焦油产率提升。相比于CH_4气氛,在CH_4气氛下后置Ni基催化剂使焦油产率提升10%,煤气产率有所增加,H_2产率有所增加,热解焦油向轻质化方向转化。通过模拟蒸馏和GC-MS分析得到,相比于N_2气氛,CH_4、H_2气氛和CH_4+Ni提高了轻油、酚油、萘油、洗油、蒽油的相对含量,且提高量呈现:CH_4+NiH_2CH_4,而沥青含量有所下降。相比于CH_4,CH_4+Ni下芳香烃和脂肪烃相对含量大幅增加。     

钠离子及灰分对煤焦CO_2气化反应性的影响

文章通过热重分析仪对原煤1、原煤2、原煤2脱灰、原煤2+Na Cl、原煤2+Na OH进行了热重试验,并计算了碳转化率和气化比速率。分析了煤中的钠离子和灰分对煤焦CO2气化反应活性的影响。结果表明:煤焦中的碳逐渐与气化剂反应时,煤中的钠熔融,富集在碳颗粒表面上,阻碍气化剂与煤焦内表面接触,使气化反应性降低。脱灰后外加碱金属煤的气化反应性大于脱灰煤,体现了碱金属钠对于煤焦CO2气化反应性的催化作用。当气化温度逐渐上升时,Na Cl、Na OH的催化效果越来越明显;在1 100℃在前,Na Cl的催化效果略高于Na OH,在1100℃之后,Na OH的催化效果高于Na Cl;因为气化温度过高时,以Na Cl形式存在的Na从煤焦中逸出,减弱了碱金属催化剂的催化效果。     

焦油对生物质气化再燃还原NO的影响

采用配制含焦油模型化合物的生物质气的方法,实验研究了焦油的加入对生物质气化再燃还原NO的影响.模拟的生物质气化气由H2、CH4、CO、CO2、N2构成,并选择了苯、甲苯、苯酚和苯乙烯作为焦油模型化合物.实验在电加热的刚玉管流反应器中进行,实验温度在900～1,400,℃之间.研究了反应器入口焦油含量、氧气浓度、NO初始浓度、反应停留时间及反应温度等因素对还原NO的影响,分析了含焦油的生物质气化再燃特性.证实了焦油有助于提高生物质气化气还原NO的效率;含焦油的生物质气化再燃的最佳当量比在1.20～1.65之间,并且随着NO初始浓度的增加及停留时间的延长,NO还原效率逐渐增加;高温下,焦油含量较高时,有炭黑生成.     

氧气比对锯末在流化床中气化生成焦油性质的影响

在喷动流化床中进行了900℃下樟子松锯末的气化试验,利用凝胶渗透色谱结合二极管阵列检测器(GPC-PDA)以及气质联用分析技术,对不同氧气比下气化所得焦油的性质进行了分析.结果表明:在较高的生物质气化温度下,只增大氧气比能使焦油的产率降低,但并不能使全部焦油裂解,且不会改变气化焦油的相对分子质量及其分布,焦油中主要化合物的结构特征也没有改变,改变的是不同化合物的相对含量;气化焦油具有芳香特性,结构主要以带和不带支链的芳香烃化合物以及含氧的极性小分子化合物为主.     

烟煤与油页岩热解液体产物组成及性质的研究

本文以两种烟煤和一种油页岩为原料,利用处理量为2.5 kg/h的热解实验装置进行煤与油页岩的热解实验,采用CP-3800和GC/MS分析仪分析了热解液体产物的组成及性质,实验结果表明:液体产物主要由长链烃、酚类化合物及稠环芳烃化合物等组成.在435℃、481℃、555℃时,六级煤液体产物中含量最高的分别为:长链烃、非酚含氧化合物、酚的衍生物;440℃时,造气入炉煤焦油中长链烃含量达到50.85％,油页岩在430℃时,长链烃占焦油总量的55.464％.     

城市垃圾在回转窑中热解：热解焦油特性研究

利用自行设计制造的外热式回转窑以ＰＥ塑料、废轮胎和木块为试验物料进行了一系列热解试验。对热解焦油进行了旋分分析,元素分析和ＧＣ－ＭＳ分析。考察了热解终温对焦油产量、焦油族分及Ｃ、Ｈ等元素的含量的影响,并对ＰＥ塑料的热解焦油的化合物组成进行了分析,研究表明,在试验温度范围内,热解终温对试验物料的焦油产量和焦油族分有明显影响;ＰＥ塑料和废轮胎焦油的Ｃ／Ｈ原子比为０．４２－０．８２,具有较好的加工性能,     

垃圾热转化中碱金属迁移转化的热力学平衡分析

垃圾中碱金属会导致其在气化焚烧过程中的团聚、烧结、沉积及腐蚀等一系列问题。试验通过吉布斯自由能最小化热力学平衡法模拟研究了垃圾气化和焚烧过程中碱金属Na和K的迁移和转化规律。考察了反应温度、当量比(或空气过量系数)、垃圾中Cl的含量等主要工艺参数对碱金属迁移和转化的影响。研究结果表明,反应温度对碱金属的分布有很大的影响,温度升高会提高碱金属的挥发性。当量比或空气过量系数对碱金属的分布影响较小。Cl含量对碱金属的分布有很大的影响。当Cl含量小于1.0%时,Cl的增加会导致碱金属挥发性的急剧提高。当Cl含量大于1.0%时,Cl的增加会导致碱金属挥发性的缓慢降低。     

基于锰矿石载氧体的准东煤化学链气化特性

化学链气化利用循环载氧体为气化过程提供氧化剂,碱金属修饰载氧体能显著催化气化过程.本文以高钠准东煤为燃料,反应性高、稳定性好的锰矿石为载氧体,探究循环次数、比氧耗和温度对准东煤化学链气化特性的影响.结果表明,随着循环次数增加,碱金属Na逐渐沉积在锰矿石表面,载氧体无明显烧结,反应性能良好;比氧耗的变化会影响合成气各组分浓度,比氧耗为4、温度900℃时,有效气组分可达78.83%.     

焦油模型化合物萘裂解耦合铁矿直接还原炼铁

以铁矿粉作为焦油裂解的催化剂,将焦油降解与铁矿还原相耦合,利用还原铁矿的催化作用,促进焦油降解转化,同时强化铁矿还原。选取焦油模型化合物萘,通过实验探讨不同热解温度、质量配比、铁矿粉粒径对模型化合物转化率、热解气体产量以及铁矿粉还原度的影响。结果表明:热解温度为600~1 000℃时,铁矿粉作用下萘的转化率随热解温度的升高而迅速增加;改变质量配比、铁矿粉粒径对萘的催化转化均有很大影响;在最优操作条件下(热解温度为1 000℃,热解时间为30 min,铁矿粉粒径为74~98μm,质量配比为1∶1),萘的转化率可达到84.5%,铁矿粉还原度可达到78.5%。     

碱金属离子对生物质的催化热解及气化实验研究

以传统生物质(稻壳)与潜在生物质(毛竹)为实验原料,通过热重法对生物质热解特性进行研究,利用单元体气化炉研究催化剂对生物质气化特性的影响。结果显示:脱灰除去矿物质后,热解曲线向高温区移动,反应活性降低;加入碱金属离子后,半焦产率提高,热解向低温区移动,反应活性增强。加入碱金属离子后,气化合成气中Cx Hy浓度大幅增大,并随催化剂含量的增大而增大。气化过程中,CO浓度曲线出现两个明显峰区,加入催化剂使前峰区面积显著增大、前移。在催化剂作用下,毛竹、稻壳的热解、气化特性明显改善。     

生物质热解气化气中焦油生成机理及其脱除研究

生物质气化气中焦油含量高成为制约生物质气化技术商业化发展的决定性因素之一。在对生物质热解气化过程中焦油的生成及其影响因素进行分析的基础上,采取优化炉内结构与炉外气体湿式净化相结合的方法来脱除气体中的焦油,研究开发出气化剂由侧向送入的气化反应炉,以及相应的集喷淋、水浴、水膜、冲激于一体的湿式净化装置。该生物质气化机组所得到的可燃气具有燃气热值高、焦油含量低、操作简单、安全可靠的特点。气化效率可达到 78％,燃气低位热值为 5.4 MJ/m3(玉米秸 ),焦油含量 48 mg/m3, O2含量为 0.7％,主要技术指标均低于有关行业标准。     

气流床煤气化装置稳态模拟及优化分析

煤气化过程是煤中有机质在一定温度、压力及气化剂(如蒸汽、空气或氧气等)等条件下发生一系列复杂化学反应,将固体煤转化成粗合成气,同时副产蒸汽、焦油、灰渣等产品的过程。以工业化运行气流床粉煤气化及水煤浆气化装置为研究对象,采用Aspen Plus流程模拟软件,建立与实际工况吻合的气化装置稳态模拟模型。通过使用该模型,研究了氧煤比、加入烧嘴水蒸气量、煤浆浓度、激冷水量、气化压力等工艺参数对煤气化反应性能的影响,结果表明:水煤浆气化有效气含量随氧煤比降低先增加后减少,随煤浆浓度增加而增加;粉煤气化有效气含量随氧煤比降低而增加,H2含量随蒸汽量增加而增加;气化压力对煤气化合成气组成影响较小;降低激冷水量有利于提高合成气水汽比及变换装置副产蒸汽量,并可降低激冷水泵和洗涤塔低压灰水泵功率。运用稳态模拟模型指导生产装置操作优化,每年可实现经济效益507.51万元。