木质素快速热裂解试验研究

在红外辐射加热反应器中对生物质的主要组分木质素进行了热裂解试验研究，分析了木质素热裂解产物的产量随温度的变化规律。试验结果表明，在350～800 ℃，焦炭产量随温度升高而降低，最后趋近质量分数稳定值约为26%；焦油产量随温度升高而增大，在550 ℃出现质量分数为27%的最大产量，温度进一步升高，部分挥发分的二次裂解使焦油产量降低而轻质气体产量大大增加；气体产物主要有H2、CO、CO2、CH4以及CnHm，其产量随着温度的升高都呈增长趋势。结合木质素热裂解焦油的色谱傅立叶红外光谱（GC-FTIR）分析，发现焦油中主要是含有甲氧基、烷基、羟基等官能团的苯酚和酸、酮类化合物，甲酸和乙酸随着温度升高二次裂解加剧导致产量降低。对比纤维素热裂解试验结果可以发现，纤维素对焦油的生成贡献最大，而木质素热裂解主要是生成轻质气体和焦炭。     

呼伦贝尔褐煤负压热解特性研究

利用改进的格金低温干馏仪考察了呼伦贝尔褐煤的负压热解特性.研究表明,随着热解压力的降低(101.32kPa降到20.32kPa),半焦产率减少0.83%,焦油产率增加1.27%.通过对热解产物组成的分析发现:随着热解压力的降低,半焦中碳元素含量减少,氧元素含量增加,半焦整体结构变得松散;热解焦油中中性化合物的含量随热解压力降低呈下降趋势,酸性化合物的含量呈升高趋势;焦油中轻质组分含量随热解压力的降低逐渐减少,可能是轻质烷烃和烯烃发生裂解反应生成了气态烃类物质进入热解气中;重质组分逐渐增多,可能是煤中本应留在常压热解半焦中的组分随热解压力的减小挥发逸出进入焦油组分.     

污水污泥快速热解过程中氮迁移规律研究

在下坠床石英管式反应器中对徐州污水污泥进行快速热解实验,考察了热解温度对热解产物中氮的赋存形态的影响.X射线光电子能谱(XPS)分析表明:污泥中87.2%的氮存在于蛋白质中.气相色谱/质谱联用仪和傅里叶红外光谱仪分析表明:焦油氮主要以含氮杂环、酰胺类和腈类形态存在;400℃时,蛋白质中的氮开始转化为气体氮和焦油氮;随着温度升高,焦油氮由于二次热裂解生成气体氮;热解温度从400℃升高到700℃时,NH3,HCN,腈氮和含氮杂环产率逐渐增加,而酰胺氮逐渐减少.进一步的XPS分析得知:700℃时,18.5%的氮残留在半焦中,半焦氮主要以含氮杂环和质子氮形态存在.     

纤维素快速热裂解试验研究及分析

纤维素快速热裂解试验在石英管反应器内进行，试验发现辐射源低于400℃时纤维素由于受热不足导致不完全反应；400～450℃时以炭化为主1450℃后由于受热增强，生成生物油的反应加强，并在600℃左右得到78％的最高产率；气相挥发份的二次反应使生物油产量明显降低而轻质气体产量大大提高，二次反应主要以二次裂化为主，而环化重整生成焦炭的概率很小，这可以从二次焦炭生成相当之少来说明，随着氮气流量的增加，二次裂化反应受到部分抑制，生物油产量增大，不可凝气体产量降低，但其影响程度远不如温度剧烈，纤维素热解生成的气体主要为CO、CO2、CH4、C2H4以及少量的H2，各成分变化趋势与整体气体变化规律一致，通过GC—MS检测，生物油主要成分为一些含甲基、乙基、甲氧基、羟基等官能团的酮、苯酚及醛、醇类化合物，其中左旋葡聚糖质量分数在600℃左右达到生物油的72％，并随温度升高或氮气流量降低而降低，相应乙醛、甲醇等小分子组分含量则有增加趋势。     

催化剂对CH_4气氛下的煤热解特性的影响

采用3种活化CH_4的方式,利用管式炉分别考察了在CH_4气氛下添加2、Ni/Al2O3、Mo/HZSM-5这3种物质对煤热解特性的影响.结果表明,相比于N2气氛,CH_4气氛下热解产生的焦油增多,焦油中杂原子化合物减少,半焦中硫、氮质量分数降低.在CH_4气氛中添加3种物质均能使热解时产生的焦油品质提高.添加H_2使得热解的气体产率(体积)增加,半焦产率降低,但半焦的元素成分无明显变化;添加Ni/Al2O3使得气体产率增加,焦油中轻质组分增多,半焦中的硫含量降低、氮含量增高.添加Mo/H_ZSM-5使得气体产率下降,焦油中芳香族化合物增多,半焦的碳缩聚程度加深.     

霍林河褐煤气体热载体错流热解特性研究

采用2 kg/h褐煤气体热载体错流热解实验装置,以经过加热后的氮气作为气体热载体,研究了气体热载体温度、原料粒度以及热载体平均停留时间对霍林河褐煤的热解产物分布特性的影响.结果表明:随着气体热载体温度由500℃升高到700℃,热解反应加剧,焦油产率、热解煤气热值、半焦破碎率和平均孔径均有显著增加;随着粒度由6～13 m...     

不同形态钠对伊敏褐煤碳黑生成特性的影响

为揭示褐煤的碳黑生成特性与Na在煤衍生碳黑形成过程中的作用,采用电感耦合等离子体发射光谱仪、X射线光电子能谱仪和傅里叶变换红外吸收光谱仪研究分别担载了空白、物理吸附态Na (ANa)与离子可交换态Na (INa)的酸洗伊敏褐煤在沉降炉中不同停留时间下热解所产生碳黑的产率、表面与整体化学特性.结果表明:在表面增长阶段,褐煤的碳黑产率增幅远超焦油产率降幅;当停留时间足够长时,碳黑产率有所降低,含氧官能团含量升高;担载Na可以降低碳黑产率,但INa对碳黑的抑制作用比ANa强得多,且INa可以使热解气溶胶中醚与砜的含量升高.这些现象说明:在褐煤二次热解过程中,小分子芳香化合物、脂肪族物质与轻质气体也会通过表面增长提高碳黑产率.褐煤热解气中含氧物质可以在停留时间足够长时表现出对碳黑的氧化作用. INa可以保持与焦炭或挥发分之间有机结合状态,在一次热解过程减少初级焦油释放,在二次热解过程中促进挥发分与含氧物质结合;而ANa在一次热解过程中作用不明显.在二次热解过程中,气化的ANa与INa抑制碳黑形成的作用机制相同.     

氧化钙在流化床稀相段对焦油裂解的影响

为了解决在煤热解制取高质量燃料气过程中焦油带来的问题，提出了在流化床稀相段空间利用CaO作催化剂将焦油温和地转化为气体的新方法，考察了不同温度下氧化钙对煤热解生成焦油催化裂解行为的影响．结果表明：CaO在650C以下对焦油转化具有明显的催化作用，在700C以上CaO的作用变小．CaO的增加降低了除苯和C6—C10脂肪烃以外所有的焦油组份的产率，并分别在700℃以下和650℃以下提高了气体的产率和热值．     

基于aspen plus的垃圾衍生燃料热解模拟与实验

采用化工流程模拟软件aspen plus对垃圾衍生燃料(RDF)建立热解反应模型,得出RDF各热解产物产率及气体体积分数.在高温管式炉中进行RDF热解实验,利用气相色谱分析仪测出各气体体积分数.将模拟值与实验值进行比较,结果表明:热解终温增加,热解液和热解气产率增大,半焦产率下降H2体积分数增加,CO2体积分数下降;与添加废石灰的RDF相比,添加污泥的RDF热解液和半焦产率更低,热解气产率更高;生物质质量分数下降,CO2体积分数下降;与添加废石灰RDF相比,添加污泥的RDF的CO2体积分数下降.     

褐煤快速热解半焦理化特性及气化活性

为了研究长停留时间,大给料量条件下褐煤快速热解半焦的比表面积、孔径分布、表面官能团的变化规律及不同热解条件下半焦的CO2气化活性,在自制沉降炉上进行平庄褐煤热解温度600~1 000℃快速裂解实验,并用N2吸附法、傅里叶变换红外光谱法及非等温热重分析法对半焦进行表征.结果表明,随着热解温度增加比表面积先增大后减小,当热解温度为900℃时比表面积最大,孔径分布主要集中在中孔及微孔.官能团的红外光谱吸收随热解温度升高而减少,800℃为分界点,800℃以下随着热解温度提高,光谱吸收显著减少,800℃以上减少幅度降低,随着热解温度增加,煤焦芳香度加剧.煤焦气化活性与比表面积并无严格相关性.     

云南昭通褐煤热解试验研究

介绍了用于云南昭通褐煤热解的试验装置及试验方法,研究了升温速率、热解温度两种关键因素对褐煤热解产物的得率及其分布的影响．试验结果表明随热解温度的升高,热解产气量增加,气体产品是的有效成分也在增加,焦油和半焦减少．升温速率增加,热解气得率增加,且气体中的可有效可燃成分在增加．     

Pyrolysis and co-pyrolysis of lignite and plastic

The study firstly discusses the pyrolysis characteristics and kinetics by thermogravimetric analysis (TGA), and then investigates the pyrolysis of lignite and co-pyrolysis with plastic (polyethylene or polypropylene) in tube furnace. Meanwhile, the research focuses on the co-pyrolysis products under different mixing ratios as well as pyrolysis products at different testing temperatures and heating rates. The results show that higher final testing temperature and lower heating rate contribute to bond fission in lignite pyrolysis, resulting in less char product. In co-pyrolysis, lignite acts as hydrogen donor, and the yields of char and water rise with increasing amount of plastic in the mixture, while the yields of gas and tar decrease; and a little admixture of plastic will promote the production of gas and tar. Kinetic studies indicate that in temperature range of 530–600 °C, activation energies of lignite are higher than those of lignite/plastic blends, and as plastic mass ratio increases from 0% to 10%, samples need less energy to be decomposed during co-pyrolysis.     

呼伦贝尔褐煤中低温快速热解实验研究

以呼伦贝尔褐煤为研究对象,陶粒为固体热载体,考察了固定床快速热解过程中温度、颗粒尺寸、反应时间等因素对煤热解产物产率和组成的影响,目的在于能够获得最多轻质油品的热解条件.结果表明,热解时间对气体产品的组成、焦油产率影响不明显.煤粒径对焦油产率影响显著.在热解温度550℃、煤粒径为1.10～1.18mm下,热解30min,焦油收率最高,达到6.2%,与慢速热解相比提高了19.2%,其中正己烷可溶物达77.1%.     

浑源煤焦的CO2气化特性研究

在750～950℃范围内,用等温气化的方法研究了热解温度、热解时间、CO2分压、气化温度等对浑源煤焦气化反应特性的影响.结果表明,浑源煤焦在850℃时的气化活性较好;随着制焦温度的提高,气化活性下降;30 main焦与50 main焦的气化活性无明显差异,而2h焦则表现出了随保温时间延长,气化活性降低的趋势;0.05～...     

煤催化多段加氢热解过程的产物分析

以MoS2为催化剂在固定床反应器中对录甸褐煤的加氢热解及多段加氢热解过程的产品分布，性质进行了详细的分析。结果表明：多段催化加氢热解与传统的加氢热解相比，转化率及焦油收率均有所提高，尤其是油收率从51.8%提高到63.9%,同时气体收率减少一半，催化条件下煤多段加氢热解焦油与传统加氢热解焦油在组成上并没有特别显著的不同，但是各组分间的相对含量却有较大的差别，煤的多段加氢热解过程明显提高了焦油中轻质组分的含量，使焦油进一步轻质化，其中苯类，酚类和萘类分别增加了42%，37.8%和115.4%；由多段催化加氢热解所得的半焦的比表面积要比由传统催化加氢热解所得的大得多，而且平均孔径也明显减少，半焦的孔体积增加了一倍以上；多段催化加氢热解过程有明显的优越性。     

C02吸附剂对生物质催化热解制取富氢燃气的影响

使用常压双颗粒流化床反应器,对稻壳生物质进行了添加C02吸附剂的催化热解研究．结果表明：C02吸附剂CaO和Ca（OH）2可明显促进生物质催化热解初期热解产物的二次反应,使产物向产氢方向移动．添加CaO时,产氢量随CaO添加量的增加而增加;而随Ca（OH）2添加量的增加,富氢燃气产物中氢气的体积分数和产氢量均有峰值出现．同时,Ca（OH）2在催化热解过程产生的H20可作为生物质二次反应和水煤气变换反应（WGS）的反应物,从而进一步提高热解产物中氢气的产量．     

褐煤固体热载体热解-气化耦合工艺流程模拟

为实现褐煤的清洁高效利用,对褐煤固体热载体热解-气化耦合工艺进行了评价.利用流程模拟软件ASPENPLUS建立了该工艺的模拟流程,分析了处理规模为42t/h时褐煤干燥阶段和热解阶段的能耗、固体热载体与煤混合、分离、运输过程的机械能耗及燃烧半焦的比例.结果表明,该工艺可利用褐煤所含外在水分作为气化剂,节约了气化所需水耗,在水煤比为0.7的情况下,可节约水资源12.5t/h,褐煤热解可获得焦油产品2.6t/h,半焦24.3t/h,其中45%的半焦用于燃烧供热,55%用于气化;褐煤热解单元能耗占总能耗70%以上,是直接导致固体热载体用量大、燃烧半焦比例大以及系统辅助能耗大的主要原因.     

固定床中煤与热载体颗粒混和热解规律的试验研究

本文对大同烟煤在热载体固定床（移动床）中的混和传热干馏规律进行了试验研究，获得一系列挥发份气体析出特性曲线和颗粒混和热解的总体传热系数．对煤粒径、热载体粒径及初始温度对混和传热干馏规律的影响进行了分析和讨论．本文所获得的试验结果可供热、电、气三联产成套装置中热载体固定床（移动床）干馏造气炉的工业设计参考使用．