变质煤催化剂NiO/γ-Al_2O_3的制备及对煤微波热解的影响研究

介绍热解催化剂NiO/γ-Al2O3的制备过程,分析不同蔗糖用量对催化剂的影响。阐述煤的催化热解机理,利用催化剂进行变质煤微波热解实验,实验结果显示催化剂对煤炭热解产物都有明显影响,通过调整实验条件可以获得更加理想的热解产物,有助于提高煤炭热解效率,降低企业成本。     

煤泥水恒温热解制氢的试验研究

为研究恒温条件下煤泥水热解制氢的特性,以吕家坨选煤厂煤泥水为原料,分别在600,700,800℃下进行恒温热解试验,对煤泥水热解获得的总气体析出规律和氢气的析出规律进行了分析研究.结果表明,恒温试验时,在每个温度点恒温时间足够长,样品充分反应,气体产量和氢气产量都随着恒温时间的增加而有所提高;恒温试验各设定温度下气体产量都比40 g线性升温条件下的相应温度段的气体产量高;40 g煤泥水在恒温800℃时的氢气平均产量比线性升温试验中50g样品950℃时的氢气产量高出了7百分点,且温度降低了150℃.     

磁性Mo/HZSM-5@SiO2@Fe3O4催化剂可控制备及煤催化热解

低阶煤炭资源量丰富,催化热解是实现其清洁高效利用的重要途径。目前,低变质煤催化热解技术存在焦油产率低,重质组分高,催化剂回收难等发展瓶颈。为此,设计制备了磁性核壳型载体HZSM-5@SiO_2@Fe_3O_4(简写为HSF)和煤热解磁性Mo/HSF催化剂。研究了SiO_2隔热包覆层的层数,热处理温度和时间,以及包覆HZSM-5载体层对HSF磁性的影响。以补连塔煤为研究样品,探讨了磁性Mo/HSF催化剂的煤热解催化活性及磁选回收特性。研究结果表明,在常温条件下,随着SiO_2包覆层数不断增加,SiO_2@Fe_3O_4饱和磁化强度和磁选回收率均呈现不同程度的降低,当SiO_2包覆层数为2层时,饱和磁化强度和磁选回收率下降程度最小,但提高热处理温度或延长热处理时间,包覆HZSM-5载体层均使其磁选回收率降低。以2层SiO_2包覆的SiO_2@Fe_3O_4为磁核制备的5%Mo/HSF磁性催化剂催化性能最好。在5%Mo/HSF作用下,补连塔煤热解的焦油产率达到10.8%,焦油中苯类质量分数增加了2.31%,酚类几乎不变,脂肪烃质量分数增加了8.44%,稠环芳烃质量分数减少9.64%。活性组分Mo的引入不仅可以提高焦油的品质,而且也提高了煤气中甲烷和CO比例,煤气中甲烷体积分数达50%以上。Mo/HSF催化剂初次磁选回收率可达到90.3%。随着该催化剂磁选回收次数增加,催化剂活性和磁选回收率明显下降,主要是因为催化剂表面积炭和磁核被还原,磁性减弱所致。     

脱矿物质对煤热解的影响

研究了５种不同变质程度煤脱矿物质对其热解的影响。煤热解在常压下、Ｎ２气氛中进行，加热速度为５℃／ｍｉｎ。脱矿物质引起褐煤热解产物析出速率的明显变化，但对较高变质程度煤几乎看不出变化。其原因在于酸处理煤中含氧官能团的变化。     

煤热解影响因素分析研究

对煤热解的影响因素进行了分析,说明了各影响因素的内容与具体作用后对煤热解作用的机理与作用的结果,为煤热解技术的发展以及将来的煤炭地下热解工业性试验提供一定的理论基础指导。     

升温速率对煤热解特性的影响

利用热重分析仪对煤样分解特性进行了研究,探讨了升温速率对煤热解失重过程的影响,得出煤的热解过程可以分为3个阶段,本次试验褐煤的热解温度主要在300℃～500℃.升温速率对热解参数均有一定的影响.     

温度和压力对煤热解影响的研究

在不同压力及不同温度下对内蒙烟煤进行热解研究,考察温度和压力对热解产物产率及热解气体组成的影响规律。研究表明:随着热解压力的增加,内蒙烟煤的气体产物和固体产物总量增加,液态产物减少,其焦油产率降低、半焦产率增高,干馏气中H2和CO含量下降、CH4含量上升;随着热解温度的增加,其焦油产率先增加后减少,干馏气中H2含量不断上升,即热解温度升高可使气相产品的产率增大及液相产品产率降低。     

La2O3和CeO2改性的Ag/γ-Al2O3甲醇深度氧化催化剂

在固定床常压连续流动反应器 气相色谱仪组合装置上考察La2 O3和CeO2 改性Ag/γ Al2 O3催化剂对甲醇深度氧化的催化性能 ,并用XRD进行物相结构表征。结果表明 ,载体中添加CeO2 大大促进了Ag在γ Al2 O3载体上的分散 ,La2 O3的加入能够降低甲醇的起燃温度 ,而La2 O3和CeO2 的协同作用能够提高甲醇转化为CO2 的选择性。     

煤热解特性及热解动力学的研究

采用热天平对不同煤种在同一升温速率下的热解特性进行了试验研究,同时对其热解动力学特性进行了分析。试验结果表明,煤的热解过程主要分为干燥脱气阶段、主要热分解阶段和二次脱气3个阶段。在热重试验的基础上,用Doyle积分法求取动力学参数的处理方法获得了有关煤热解反应的动力学参数。     

河南义马煤加氢热解的热重法研究

采用热重方法研究了义马煤在氮气中的热解和加氢热解的反应性。结果显示:义马煤有较好的热解反应活性,热解温度较低,是加氢解聚利用的较适宜煤种;义马煤加氢热解的失重率为55.20%,比氮气条件下增加了11.75%,显示加氢对提高煤热解转化率有明显的作用,提高的转化率主要源于煤的活泼热分解阶段;催化加氢能使整体的反应温度有较大程度的提前。     

热解温度及气氛变化对神府煤热解产物分布的影响

为阐明煤热解过程中,温度及气氛对神府煤热解产物分布的影响规律,采用程序升温法在固定床反应器上对N2,H2,CH4,H2-CO(2∶1) 等不同气氛下神府煤的热解行为进行了研究。结果表明,随着热解温度的升高,焦油产率呈现出先增大后减小的趋势,气体和水产率不断增加、半焦产率不断减少。不同气氛对焦油产率的影响为：H2>CH4>H2-CO>N2,气氛变化对气体和半焦产率影响较小,对水产率影响较大。热解温度对焦油4组分分布影响较小,均为芳香分>饱和分>胶质>沥青质,H2,CH4,H2-CO(2∶1)比N2气氛下生成更多的饱和分。随着热解温度的升高,N2气氛下气体产物中H2含量呈不断增加趋势,CH4含量先增大后减小,CO,CO2和C2~C4烃类气体含量逐渐降低;半焦的芳碳率fa、环缩合度2(R-1)/C和平均缩合环数R呈明显增加趋势,环缩合度较原煤有较大提高。相对于N2气氛,还原性气氛下,半焦的环缩合度和平均缩合环数增加,芳香层片间的距离降低。     

La2O3和CeO2改性的Ag／γ-Al2O3甲醇深度氧化催化剂

在固定床常压连续流动反应器．气相色谱仪组合装置上考察La2O3和CeO2改性AC／γ-Al2O3催化剂对甲醇深度氧化的催化性能，并用XRD进行物相结构表征。结果表明，载体中添加CeO2大大促进了Ag在γ-Al2O3载体上的分散，La2O3的加入能够降低甲醇的起燃温度，而La2O3和CeO2的协同作用能够提高甲醇转化为CO2的选择性。     

煤泥水热解制备氢气的研究

介绍了氢能特点和主要制氢方法,重点分析了煤泥水的组成和特点,指出可以采用热解方法利用煤泥水制备富氢燃料气。分析了煤泥水热解制氢反应的基本过程和原理,并初步进行了煤泥水热解制氢的经济评估和应用展望。     

神府煤热解前后矿物质变化的研究

为了对半焦中矿物质实现有效的分离,以便后续的高效洁净转化利用,以神府原煤及3种热解半焦为样品,采用显微镜观察、等离子体低温灰化、气相色谱红外光谱联用仪、X射线衍射等方法对原煤及半焦样品中的矿物质进行了分析,在此基础上,研究了样品中主要矿物的种类、嵌布特征,分析了它们在热解前后的主要变化。     

大同煤在等离子体热解中生成HCN和NH3的研究

对大同煤中氮在等离子体反应器内的转化进行了研究，考察了输煤速率、输入功率和反应气氛等实验条件对HCN和NH₃生成的影响，同时基于Gibbs自由能最小原理，计算了C-H-O-N的热力学平衡组成. 实验和计算结果表明：煤中氮在等离子体中主要以HCN形式存在，也有少量氮转化为NH₃.随着温度的升高，理论计算得到HCN的产率逐渐增大而NH₃的产率逐渐降低，而实验结果却显示HCN和NH₃的产率逐渐升高.在纯Ar等离子气氛中随供煤速率的增加，HCN的产率呈先增大后减小的趋势，NH₃的变化趋势相反；随反应器输入功率的提高，HCN和NH3的产率逐渐增大. H₂的引入有利于HCN和NH₃的生成，CO₂降低了HCN和NH₃的产率，而O₂有利于NH₃的生成，但也促进了HCN 的进一步转化.     

热解改性与煤/焦混配对神木煤成浆性的影响

为了提高神木弱黏性长焰煤(SM)的成浆性能,在气体热载移动床反应器中对其进行热解,制备了不同热解温度下的半焦,并分别对SM、半焦和二者的等质量比配合样进行水煤浆的成浆特性考察。结果表明:热解可以使SM的定黏浓度从65.2%提高到69.6%,而屈服应力τy和稠度系数K变化不大,说明热解改性是提高SM成浆性的有效方法;SM和半焦的孔结构分析、傅里叶红外光谱及酸性基团分析表明,半焦煤阶的提高、含氧官能团的减少和孔隙结构更加丰富是半焦成浆性提高的主要原因;配合样浆体的定黏浓度介于SM和半焦之间,并且其流变特性和稳定性优于SM浆体,说明半焦的成浆性能对配合样的成浆性起决定作用。试验结果表明,半焦与原煤混配是提高原煤成浆性的简易且经济的方法。     

煤与天然气的高温共热解研究

在常压固定床上进行煤与天然气的共热解试验,采用气相色谱仪（GC）分析热解过程中的气体,同时利用扫描电镜（SEM）研究制得煤焦的表面微观结构.结果表明,随着热解终结温度的提高,制得煤焦的宏观团聚倾向越来越明显,对应SEM图中煤焦表面的炭粒也从颗粒发展到丝状并向四周延伸.气相色谱分析则表明,煤焦表面的析炭是来自天然气中甲烷的裂解.此外还发现,天然气气氛的存在促进了煤的热解,二者产生一定的协同效应.     

煤液化条件下铁系催化剂的相变

为研究煤液化催化剂的作用机制和活性相调控原理,通过X射线粉末衍射、饱和磁化强度及SEM扫描电镜等分析手段,对Fe_2O_3在煤液化条件下的相变过程进行了研究。在煤液化产物四氢呋喃不溶物样品中鉴别出部分Fe_2O_3残留且未发现FeS_2,可知体系中S元素不足;因H元素充足,部分Fe_2O_3被还原为Fe_3O_4。温度条件实验结果显示:400℃时,Fe_2O_3已被硫化生成两种晶形的Fe_7S_8(单斜晶系和三方晶系),且部分Fe_7S_8脱硫生成六方晶系的Fe_9S_(10),Fe_(0.95)S;当温度升高至420℃和440℃,部分磁黄铁矿继续脱硫生成六方晶系陨硫铁FeS。时间条件试验显示在420℃下,当反应时间为0 min时,体系中Fe_7S_8脱硫生成Fe_9S_(10)的速度低于Fe_9S_(10)分解速度,所以在XRD谱图中未发现Fe_9S_(10)的谱峰。随反应时间延长,体系中的亚铁磁性Fe_7S_8匀速分解生成S/Fe原子比更低的磁黄铁矿,当反应时间为90 min时,生成了较多稳定的FeS,此时催化剂促进沥青质加氢裂化的能力下降,煤液化的油收率下降,沥青质产率增加。SEM照片显示体系中出现了长条状的大分子缩聚物。反应气氛实验表明,在氮气和氢气气氛下生成了同样种类的铁硫化物,但氮气气氛下生成的Fe_7S_8较少。     

CO2气氛中低变质煤微波热解研究

煤-循环煤气微波共热解是煤清洁高效转化利用的一种新技术。为深入剖析其作用机理,主要研究了二氧化碳气氛中低变质煤的微波热解过程,系统考察了微波功率、热解时间、气体流量和煤样粒度等因素对热解产品收率、组成及煤气成分的影响。结果表明：CO2加剧了低变质煤的微波裂解程度,使原煤中挥发分析出较多,有机质分解加快,兰炭中矿物质有效富集。在微波功率960 W、热解时间40 min、CO2流量0.56 L/min、低变质煤样粒度5～10 mm的优化工艺条件下热解,兰炭收率最高可达60.8%,液体产品（煤焦油和热解水）收率最高可达21.8%,煤气中有价成分（CO+CH4+H2）体积分数达54.03%。所得兰炭中固定碳含量达84.89%,满足FC-4级兰炭标准;挥发分含量为4.86%,满足V-1级兰炭标准。所得煤焦油中烷烃类化合物含量高达35.5%。