热解温度和反应气氛对输送床煤快速热解的影响

在连续进料量为1.2 kg·h~(-1)的输送床反应器中考察了热解温度和反应气氛对不连沟次烟煤快速热解的影响。N_2气氛下,随着煤热解温度升高,焦油产率先增加后减小,600℃时达到最大值10.3%;对应的半焦产率下降,气体产率以及气油比增加。高温促进了煤挥发分的释放以及挥发分在气相中的二次反应,部分产物从固相和液相产品转化为气相产品,氢气、甲烷和乙烯等气体组分的产率明显增加。700℃下,H_2气氛能够抑制挥发分二次反应的发生,起到稳定自由基和加氢的作用,显著提高焦油产率和油品品质,同时有利于甲烷的生成。CO气氛在一定程度上同时提高了轻质和重质焦油产率。CO_2和水蒸气能够促进焦油的二次反应,特别是重质焦油的裂解,具有一定的提质作用,但会导致焦油产率下降。CH_4气氛促进了重质焦油组分的生成,使得热解焦油产率提高。     

反应气氛对碳酸钾催化煤加压热解特性的影响

以内蒙古不连沟次烟煤为原料,在加压热解装置中考察了530℃,3.5MPa条件下热解气氛(N_2+H_2,N_2+H_2O和N_2+H_2O+H_2)对碳酸钾催化剂催化煤热解产物产率及性质的影响.结果表明:碳酸钾的分解以及碳酸钾催化剂促进煤中含氧官能团的断裂,导致大量CO_2的产生;与N_2气氛下催化热解相比,N_2+H_2和N_2+H_2O气氛促进了焦油和CH_4的生成;在N_2+H_2O+H_2气氛下热解,焦油产率进一步增至7.62%,CH_4产率增至2.06%;相同气氛下有/无催化剂的热解实验结果表明,H_2对碳酸钾催化剂的催化作用影响较小,H_2O气氛下碳酸钾能促进碳水气化反应的进行;实验考察范围内,气氛的改变对热解半焦的比表面积及其气化反应特性的影响较小.     

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。     

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。     

气氛及甲烷催化活化对流化床煤热解的影响

为了提高煤热解焦油的产率和品质,在小型流化床实验台上分别考察了N_2,N_2+H_2,CH_4+N_2,CH_4+H_2等气氛及前置Ni/Al_2O_3催化剂对流化床煤热解的影响,结果表明:H_2气氛会减少半焦产率,增加焦油产率;CH_4气氛在800℃时反而会增加半焦产率,同时高温下CH_4的分解对焦油产率的增加有促进作用,相比于N_2气氛,焦油产率提高了35.8%;CH_4+H_2气氛下半焦焦油产率的总体趋势同H_2气氛下相同.还原性气氛有利于焦油的轻质化:H_2,CH_4+N_2,CH_4+H_2气氛下800℃时,轻质焦油的占比分别较N_2气氛提高了29.1%,15.2%,24%.在CH_4+N_2和CH_4+H_2气氛下,采用前置Ni/Al_2O_3催化剂后,焦油产率都得到不同程度的提升.CH_4+N_2气氛下600℃时,催化剂可以使焦油产率较无催化剂时提高40%;CH_4+H_2气氛下800℃时,催化剂对CH_4的催化效果更好,热解气中CH_4含量明显减少,而焦油产率较无催化剂时提高了37%.Ni/Al_2O_3催化剂可以进一步提高焦油的品质,并且有利于焦油中芳香烃的生成.     

胜利褐煤快速热解特性

为考察热解温度对热解产物品质及挥发分残留的影响,在10 kg/h自制褐煤快速热解提质试验设备上,以胜利褐煤为试验原料,考察了400~900℃热解提质温度对热解产物产率、气体产物组成、半焦微观结构以及残余挥发分的影响。结果表明,随着热解温度的升高,半焦产率逐渐降低,气体产率升高,焦油的产率先升高后降低,700℃时焦油产率最大;热解气体中的CO_2随着热解温度的升高逐渐降低,H_2和CO含量随着热解温度的升高而增加;随着热解温度的升高,挥发分不断释放导致半焦含氧官能团以及高活性的小的缩合芳环减少;热解温度≥700℃,半焦残留的挥发分较低,固定碳较多,基本满足电石用焦的要求。     

热解温度和反应气氛对输送床煤快速热解的影响

在连续进料量为1.2 kg·h^-1的输送床反应器中考察了热解温度和反应气氛对不连沟次烟煤快速热解的影响。N₂气氛下,随着煤热解温度升高,焦油产率先增加后减小,600℃时达到最大值10.3%;对应的半焦产率下降,气体产率以及气油比增加。高温促进了煤挥发分的释放以及挥发分在气相中的二次反应,部分产物从固相和液相产品转化为气相产品,氢气、甲烷和乙烯等气体组分的产率明显增加。700℃下,H₂气氛能够抑制挥发分二次反应的发生,起到稳定自由基和加氢的作用,显著提高焦油产率和油品品质,同时有利于甲烷的生成。CO气氛在一定程度上同时提高了轻质和重质焦油产率。CO₂和水蒸气能够促进焦油的二次反应,特别是重质焦油的裂解,具有一定的提质作用,但会导致焦油产率下降。CH₄气氛促进了重质焦油组分的生成,使得热解焦油产率提高。     

神木煤-CH_4微波共热解产物生成规律研究

以半焦作为微波吸收剂和CH4裂解催化剂,在固定床反应器上考察了CH4气氛下神木煤微波热解特性,对CH4气氛下神木煤-半焦混合物在不同温度(450℃~700℃)下微波热解产物的生成规律进行了研究,并与相同条件的N2气氛下微波热解结果进行了比较.研究表明,CH4气氛下神木煤的微波热解半焦产率比N2气氛下的半焦产率低;而焦油产率和热解水产率高于相同条件N2气氛下的焦油和热解水产率.在CH4气氛下煤-半焦混合物微波热解,H2和CO产率高于N2气氛下的结果,而CO2产率低于N2气氛下微波热解的CO2产率.综合对比两种气氛下热解产物的生成规律可知,在半焦催化作用下,CH4在微波加热条件下可以实现对神木煤的直接加氢,提高煤的热解转化率.     

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.     

大同煤热解和加氢热解过程中产物生成规律的研究

在压力2MPa,温度350—650℃范围内,对比研究了大同煤分别在氮气和氢气气氛下热解过程中产物的分布和气体生成规律。研究表明,煤的热解和加氢热解转化率和水产率都随温度上升而增加;在热解条件下,焦油产率在500℃出现最大值。氢气对煤热解转化只有超过一定温度才具有促进作用,此时与热解相比具有较高的CO、CH4和C2^＋产率以及较低的CO2产率。     

N2气氛下温度和压力对煤热解的影响

研究煤热解的反应特性有助于提高煤热解的转化率和焦油收率并且能够改善焦油的品质。本文在固定床反应器上研究了N₂气氛中,不同压力和温度下的唐山烟煤热解反应,考察了温度和压力对热解失重率、热解气体组成及液相产物产率的影响规律。结果表明当热解压力由1MPa增加至3MPa时,唐山烟煤的失重率和焦油产率均先增加后降低,在2MPa时达到最大值。当温度低于600℃时,压力不影响CH₄、H₂和CO的收率,当温度超过600℃时,CH₄、H₂和CO的收率随热解压力的升高而降低。随着热解温度的升高,煤热解的失重率、水的产率以及CH₄、H₂的收率不断增大,焦油的收率和CO的收率先增大后降低,在2MPa下600℃时焦油的收率达最大值为9.23%。     

褐煤热解及半焦成型特性研究

以褐煤为原料,通过原煤热解与半焦成型实验,研究了热解终温对产物分布的影响及半焦的成型特性与反应活性;利用气体在线分析仪、GC-MS对热解产物进行表征;研究结果表明,热解温度由450℃提高到750℃,热解气体产率持续增大,半焦收率则持续减少,焦油收率在550℃时最高;气相组分中H2含量持续增加,CO2和CH4含量减小,CO含量在650℃时最高;热解焦油主要由萘及其衍生物、高碳数直链烷烃、苯酚及其衍生物、蒽、菲及衍生物、稠环芳烃和中性含氧化合物(醛、酮、呋喃)组成,随热解温度升高,多侧链取代化合物含量减少,稠环化合物含量增加;热解改质后,半焦型煤强度提高了3 MPa,半焦型煤的CO2反应活性高于半焦。     

新疆伊犁南台子煤热解耦合CO变换反应的研究

为探索提高焦油产率的新途径,以新疆伊犁南台子煤为研究对象,考察了CO变换反应与煤热解反应耦合对焦油产率的影响。采用常压固定床反应器,B205为变换催化剂,分别考察了热解气氛、反应温度对南台子煤热解反应的影响。结果表明,CO变换反应与煤热解反应耦合条件下,热解温度在450℃~650℃范围,焦油产率随温度的升高而增大;650℃之后,焦油产率保持稳定。在热解温度650℃、其他反应条件完全一致、CO变换反应与煤热解反应耦合条件下,焦油产率分别为N2、H2气氛中焦油产率的1.62倍和1.43倍。半焦和焦油的红外分析表明,CO变换反应生成的活性氢参与了芳烃的加成反应,使氢数量增多,提高了焦油产率。     

多层床煤热解提高油气品质的机理研究

利用两段固定床对三层床煤依次经过450℃低温、650℃中温和900℃高温的分级热解过程进行模拟实验,研究了上两段中低温和下两段中高温热解相邻两段之间的相互作用,揭示了多层床煤热解提高油气品质的机理。通过中低温热解的相互作用,焦油中轻质组分(沸点低于360℃的馏分)含量增加,热解气中CH_4含量增加,H_2含量减小,说明中低温热解主要通过半焦对热解产物的原位催化提质作用而提高焦油品质。通过中高温热解的相互作用,焦油收率和焦油中轻质组分含量增加,CH_4和CO含量升高,H_2含量下降,表示中高温热解的主要作用是在富含H_2气氛下热解提高焦油收率和品质.实验结果表明,多层床煤热解主要通过半焦的原位催化提质和富H_2气氛的协同作用而提高热解油气品质.     

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.     

焦油热解反应模拟研究

为了考察焦油的热解情况,基于芳香族化合物的热解反应及其动力学参数,构建以萘、甲苯、苯酚的混合物作为焦油模型化合物的热解模型,考察温度、压力、停留时间以及气氛对焦油热解过程的影响。结果表明,随着温度、停留时间以及压力的增加,焦油热解的转化率呈现不同程度的增加。在900～1100℃之间,焦油转化速率基本恒定;停留时间达到6 s、压力增至1 MPa以后,焦油转化速率逐渐降低。不同的反应气氛对焦油热解过程也有着不同影响,CO_2和水蒸气对焦油热解过程有着促进作用,水蒸气的促进作用更加显著,且水蒸气对抑制积炭形成有着显著效果;CO对焦油热解过程影响很小;H_2对焦油热解过程有抑制作用。     

热解气催化活化促进石河子烟煤热解的研究

采用等体积浸渍法制备了Fe/MgO,Co/MgO和Ni/MgO催化剂,利用固定床反应器对石河子烟煤在热解气气氛下的催化热解行为进行了研究,考察热解气在催化剂作用下对煤热解焦油产率、半焦产率、轻重油比例以及焦油族组成的影响,并与相同条件下N2气氛和热解气气氛热解特性进行了对比分析.结果表明,三种催化剂对煤在热解气中的热解都有促进作用,其中Ni/MgO催化剂对提高焦油产率最明显.在气体流量为400mL/min,热解温度为550℃,Ni/MgO为催化剂的条件下,焦油产率为7.33%,与相同条件下在N2气氛和热解气气氛下热解相比,焦油产率分别提高了78%和42%.而Co/MgO催化剂对提高轻油的作用较明显.这表明热解气催化活化对煤热解有较好的促进作用,可抑制缩聚反应,提高焦油的产率和改善焦油的品质.     

半焦床层温度对煤-半焦耦合热解制取低温焦油的影响

以半焦在相对高温下发生缩聚反应析出的氢作为氢源,在同一反应器内实现了煤-半焦耦合条件下的含氢气氛煤解聚过程,研究了半焦床层在不同温度(650℃,700℃和750℃)下对煤热解产物分布及其品质的影响.结果表明:耦合热解(CSP)过程较单煤热解(CP)过程的焦油产量增加,且随着半焦床层温度的升高而逐渐增大,750℃时焦油收率提高了16%.焦油模拟蒸馏实验表明,耦合热解过程的焦油中轻质组分含量增加,沥青组分含量显著减少,半焦床层温度在650℃(CSP650),700℃(CSP700)和750℃(CSP750)时,CSP过程沥青含量比CP过程沥青含量分别降低了28.83%,40.77%和44.28%.焦油的GC×GC-MS联用实验表明,耦合热解焦油的芳香环侧链取代结构物质含量增加.原煤半焦的TG-MS实验表明,半焦在高温热解时由于发生裂解、缩聚反应而析出H_2和CH_4,这是本研究中加氢热解的氢源.     

淖毛湖煤加氢热解产物特性及半焦气化反应性

在加压固定床反应器中进行淖毛湖煤在常压和1.5 MPa氢气和氮气中的热解试验,利用多种表征方法对比研究了氢气和氮气下的热解产物产率和组成及半焦结构的变化,并利用热重分析研究热解半焦的CO₂气化反应性。结果表明：与常压N₂中热解相比,煤在加压的H₂中热解可有效提高热解气体中CH₄和C₂～C₃的产率,在800℃热解CH₄和C₂～C₃的体积产率分别由53.5和16.6 mL/g增至345.6和20.8 mL/g。焦油和轻质焦油产率也有效提升,在600℃下,与常压N₂中热解相比,1.5 MPa H₂中煤热解的焦油产率由19.3%升至22.8%,焦油中脂肪烃含量由35.5%降至14.8%,单环芳烃含量由8.3%增至28.9%,轻质焦油质量分数和产率分别升至95.0%和21.8%。半焦的N₂吸附和拉曼光谱分析结果表明,煤在加压H_...     

水煤浆热解特性及影响因素

水煤浆热解产物的分布、组成和产率对水煤浆的高效燃烧具有重要影响,同时水煤浆热解产生的H_2、CH_4、CO等气体有助于改善脱硝温度窗口,提高脱硝效率。采用高频加热炉对神木煤制成的水煤浆进行热解,测定并分析了热解气的产率和组成成分,探究了热解温度和加热速率对水煤浆热解特性的影响。结果表明,随着温度的升高,水煤浆的除水失重率持续增加,从700～1 200℃增加了约10%,挥发分和热解气体的产率继续增加,从0.50 L/g增加到0.73 L/g,说明水煤浆的热解程度逐渐增加。热解气体的组成主要是H_2、CO、CH_4和CO_2。随着温度的升高,总热解气体中H_2、CH_4、CO_2和CO总体积分数在700～900℃降低,在900～1 100℃保持稳定,1 100℃以上继续下降,从最初700℃时的90%下降到1 200℃时的78%,其中H_2、CO_2和CH_4体积分数呈阶梯式下降,而CO体积分数几乎不变,H_2体积分数下降最明显,约6.1%,而CH_4则下降了约4%,CO_2下降了2.6%左右。随着温度的升高,H_2、CO_2和CH_4产率先增加后减小,峰值出现在1 100℃左右,而CO产率则持续增加。升温速率也影响挥发物的产率,升温速率667℃/min的除水失重率比400℃/min高6%,但总体影响不大。研究结果为掌握水煤浆初级热解产物的形成特征提供了参考。