超临界水中褐煤液化的影响因素与规律研究

为了研究褐煤在超临界水中液化的可能性及其影响因素,在WFY-2型高压反应釜装置中开展了不同温度、催化剂及煤样粒径条件下的褐煤液化实验.试验结果表明,褐煤在超临界水中液化能够产生油类,当温度达到374℃时,褐煤液化反应加快;催化剂KOH使褐煤的转化率最高达到79.60％;煤样粒径越大,褐煤转化率越低,油收率越高.因此,在超临界状态下选择粒径为2.0～4.0 mm的褐煤并添加催化剂KOH对褐煤转化成油类效果最佳.     

褐煤的脱水提质研究

对内蒙额吉褐煤,采用热压脱水方法,考察了温度、压力、保压时间对褐煤脱水提质的影响,以及工艺过程对硫分的脱除效果,实验结果表明:在160℃、7MPa和保压时间30s的条件下,褐煤水分可降至12.5%以下,水分脱除率达60%以上;在实验条件下,全硫脱除率达45%以上。     

超临界CO2作用下煤体增透影响因素分析

为了研究超临界CO_2作用下增透煤体的具体影响因素,采用控制变量方法,改变实验时的气体压力、温度、作用煤体时间等因素,探讨以上因素对超临界CO_2增透煤体的最佳增透效果。实验结果表明:超临界CO_2在作用时间为10 h时,萃取效果达到峰值;经过10 h的萃取,超临界CO_2与煤体充分接触,煤体内部脂类有机物和碳氢化合物被完全萃取出来;在作用时间和作用温度一定的情况下,作用压力在9.5 MPa时对煤体增透效果最佳,渗透率达到峰值;在作用时间和作用压力一定的情况下,随着温度的增加,超临界CO_2作用煤体后煤体的渗透率呈现先增加后降低的趋势,作用温度在45℃时,达到最大值。     

维多利亚褐煤的机械热压脱水过程研究

研究了维多利亚褐煤在机械热压系统中,150℃,3~24MPa梯级压力作用下的脱水过程。结果表明,此条件下,最终得到干基水分0.31g/g干煤的样品,脱水率达到66.3%。热压过程分为主固结和次固结阶段,主固结阶段主要是褐煤颗粒间隙和孔隙中水分脱除,脱水速度快,是造成脱水的主要环节;次固结过程,褐煤骨架蠕变变形造成体积减少,脱水速率不断降低。随压力梯级增加,煤中大孔和中孔逐渐坍塌,脱水难度不断增大,主固结环节和次固结环节的脱水速率均逐步降低,但是直到24MPa,水分仍在降低,未达到150℃脱水终点。     

褐煤对煤气化废水COD的吸附脱除特性

以褐煤作为吸附剂,研究了不同反应时间、反应温度、COD初始浓度、煤水比等条件下,褐煤对煤气化分离水COD的吸附脱除能力,并进行了吸附反应动力学和等温吸附热力学分析。研究结果表明:褐煤对COD的吸附更为符合准二级动力学模型,其吸附过程主要由液膜扩散步骤控制; Freundlich等温吸附方程更能准确地描述褐煤对COD的吸附反应机制,通过热力学分析可知,该吸附反应为物理吸附,且为自发、放热、熵减的反应;褐煤对高浓度废水COD的吸附脱除率可达90%,但此时煤用量较大(研究达到了400g/L),说明采用褐煤对未经生化处理的废水进行完全的COD脱除是不现实的,但可以较低的煤水比作为一种廉价的COD预脱除手段,降低后续生化处理的难度。     

褐煤热压脱水成型试验

利用褐煤热压脱水技术对额吉露天5号矿褐煤进行热压脱水试验.通过在不同的温度、压力以及保压时间下对褐煤的脱水率、脱硫率及发热量进行了测定.试验结果表明,在温度160℃,压力15 MPa,保压时间1 min左右时,脱水率最高,达60%.该研究初步优化了额吉5号矿褐煤的热压条件.     

褐煤超临界醇解反应与产物组成分析

锡林浩特褐煤在300℃下以碱为催化剂进行超临界醇解反应,醇解产物经后处理,得到水溶性有机物和固体醇解产物.固体醇解产物以正己烷、乙醚、甲醇和THF为萃取剂进行分级萃取,分别得到各级可溶物,用GC/MS对水溶性有机物和各级可溶物进行了检测,通过分析检测到的化合物,认为在设计的超临界醇解反应中褐煤主要是醚桥的断裂,而使其溶解性大增.     

褐煤非液化中度催化加氢增黏改性的试验研究

以元宝山褐煤为研究对象,选用硫酸亚铁作为催化剂,对褐煤进行了非液化中度加氢和催化加氢以及与塑料共混催化加氢增黏改性的试验研究,分析和测定了加氢煤的官能团、热解反应性和黏结性。结果表明,褐煤在反应温度为350℃和10MPa的氢压下加氢和催化加氢反应8h后,煤的结构发生了显著变化,煤中脂肪结构显著增多,热解反应性明显提高,煤的黏结性得到显著提高和改善,催化加氢煤的黏结指数从0提高到18.97。在350℃褐煤在催化加氢过程中,聚丙烯的添加弱化了对煤的加氢增黏效果。反应温度为400℃时,催化加氢对煤黏结性的提高影响很小,适宜的加氢反应温度能够使褐煤加氢获得较高的黏结性。     

微波场中褐煤水分脱除规律及影响因素分析

为高效便捷地脱除褐煤中的水分,以提高褐煤品质,运用微波干燥实验设备,对锡林郭勒褐煤进行微波干燥脱水及影响因素试验,分析了微波场中褐煤水分脱除规律,探索了煤颗粒粒度、微波辐射功率和初始含水率对微波干燥脱水的影响。结果表明,褐煤微波干燥存在预热、压力升高、恒速干燥和降速干燥4个阶段。预热阶段褐煤温度迅速上升,含水率基本不变。压力升高阶段内部蒸汽压力迅速升高,形成较高的总压力差,促使渗透流出现,脱水率显著增大。恒速干燥阶段蒸汽压力和脱水率保持不变。降速干燥阶段,脱水率下降,温度升高。粒度在0.6~3.0 mm时,干燥速率最快,最大为11%/min。辐射功率小于600 W时,功率越大,干燥速率越快,温升越快。初始含水率越高干燥速率越快,温升越慢。     

褐煤超临界甲醇萃取试验研究

为实现褐煤的高附加值利用并进一步了解褐煤的组成结构,利用超临界甲醇对内蒙古胜利褐煤进行了萃取,考察了温度对萃取物产率的影响。采用气相色谱/质谱联用仪(GC/MS)分析了萃取产物的化学组成。结果表明:超临界甲醇萃取产率随温度升高而增加;GC/MS检测到产物主要包括含氧化合物(主要为酯、酚、酮类化合物)、脂肪烃类化合物(主要为正构烷烃、芳香族类化合物主要为1～6环的稠环芳烃及其烷基取代衍生物)、芳香族类化合物及含杂原子化合物(主要以含氮化合物和含硫化合物为主)。     

SO2-4/Fe2O3固体酸催化艾丁褐煤直接液化反应性研究

为了研究固体酸催化艾丁褐煤直接液化反应特性,通过微型高压釜进行了艾丁褐煤加氢液化试验,考察了反应温度、氢气初压、催化剂添加量和溶剂量对SO2-4/Fe2O3固体酸催化艾丁褐煤液化性能的影响,并基于产物分布、元素分析和1H-NMR表征,探讨了SO2-4/Fe2O3固体酸催化艾丁褐煤液化反应特性及催化作用。结果表明,反应温度、压力、催化剂添加量和溶剂量的提高有利于油产率和转化率的增加,其中压力的影响相对较小;反应温度、催化剂添加量和溶剂量的提高有利于酚产率的增加,但压力的提高对酚产率影响很小;反应温度和催化剂添加量的提高有利于低级酚产率的增加,但压力和溶剂量的提高则抑制低级酚的生成;反应温度高于420 ℃后,沥青质中的含氧结构才能更大程度的转化为油和酚。     

褐煤与塑料共混非液化中度加氢改性试验研究

为研究在非液化加氢反应条件下添加聚丙烯（塑料）对褐煤加氢的影响,进行了8MPa氢压、不同反应温度条件下褐煤加氢及褐煤与聚丙烯共混加氢试验,分析和测定了加氢煤的官能团、热解反应性和黏结性。结果表明,加氢反应使得褐煤结构发生了明显改变,煤结构中脂肪烃含量明显增多,其热解反应性显著提高,300和350oC加氢反应后,煤的黏结指数从0分别提高到9．47和14．44;相同加氢反应条件下,褐煤与聚丙烯共混加氢反应后煤的热解反应性、黏结性虽然比原煤好,但与未添加塑料的加氢煤相比,均有不同程度的降低,在非液化中度加氢反应条件下,聚丙烯的添加对褐煤通过加氢反应改善其黏结性带来不利影响。     

煤质吸附剂净化石油污染土壤的研究

以辽河油田石油污染土壤为研究对象,利用烟煤吸附剂和褐煤吸附剂处理石油污染土壤。确定反应条件为煤质吸附剂粒径小于100μm,煤质吸附剂加入量与石油污染土壤的质量比为1∶5,反应温度60℃,搅拌强度600 r/min,搅拌60 min。在该条件下,土壤中石油的去除率达65%和70%以上。结果表明,利用煤作为吸附剂处理石油污染土壤有一定的可行性。     

煤炭直接液化残渣有机可溶物萃取研究

对神华煤直接液化残渣中的有机可溶物进行了萃取,研究了萃取的条件,分析了萃取物的性质。结果表明,适宜的萃取条件是胜利中油为溶剂,N 2初压为0.5 MPa,温度为130~150 ℃,停留时间为15~30 min,溶剂与残渣的质量比为4∶1~5∶1,持续搅拌。在此条件下,残渣萃取率达50%,残渣萃取物的灰分产率几乎为0,油分含量约为58%,H/C原子数比为0.99,脂肪烃和芳香环含量高,芳香环缩合度为0.675,芳碳率为0.694,420 ℃左右失重速率最大。     

胜利褐煤热解过程中结构演变及气体生成机理分析

褐煤的热解反应是褐煤利用的重要研究方向之一。为了分析褐煤热解过程中结构演变及气体生成机理,首先将胜利褐煤（SL）在固定床上进行热解制焦,利用800 ℃时SL热解气体生成速率曲线选取半焦终温,同时用气相色谱在线检测其所生成的热解气;其次结合煤焦傅里叶变换红外光谱（FT-IR）的表征进行分析,将半焦的FT-IR分峰拟合计算;最后将计算参数结合热解气生成规律,提出了热解升温过程中各反应阶段生成气体机理和气体生成过程中煤体结构的演变规律。结果表明,SL具有羟基、脂肪烃、芳环、羰基、醚键等丰富的官能团,热解温度低于350 ℃,胜利褐煤中主要官能团未发生明显变化;350~450 ℃,脂肪族侧链含氧官能团分解,热解温度450 ℃比350 ℃时煤焦中C〖CDS1〗O相对含量（C1）降低78%;560~800 ℃,热解反应主要以芳香烷基侧链含氧官能团裂解为主,热解温度800 ℃时煤焦中C-O相对含量（C2）比560 ℃时降低27%;热解温度710~800 ℃时,煤热解以缩聚反应为主,热解温度800 ℃煤焦中芳香稠和度（D2）比710 ℃时升高65%。对4种热解气生成过程进行研究分析,CO2主要来源于中低温区煤中不同结构的羧基官能团分解;高温区生成CO,来源于煤中酚类、醚类、含氧杂环等结构的分解;CH4主要由芳环侧链的甲基、亚甲基或连接芳环结构亚甲基的分解;高温区产生的约60%H2主要来自于煤中芳香结构的缩聚反应。     

低变质烟煤加氢增塑过程中岩相特征变化试验研究

运用高压釜反应器和偏光显微镜,研究了低变质烟煤增塑过程中岩相特征变化,分析了影响增塑煤黏结性的主要因素.结果表明：在反应温度达到330 ℃之前,煤的黏结性基本上没有发生变化,镜质组反射率随温度上升略有升高;反应温度达到350 ℃后,煤的黏结性显著增强,同时增塑煤煤岩特征发生了显著变化,微镜惰煤是增塑煤中主要的显微煤岩类型.煤粒在热解、溶胀、催化剂、加氢、新组分形成的综合作用下发生结构变化和颗粒间融并,是导致煤黏结性增强和岩相特征变化的主要原因.350 ℃下增塑煤的黏结性主要来自于新生可溶组分,由煤结构变化引起的黏结性增加需要更高的反应温度.     

褐煤同参数液态水热和蒸汽水热提质对比

通过改变煤水布置方式,分别对霍林河褐煤进行同参数下液态水热提质和蒸汽水热提质处理,考察不同水热提质方法对褐煤理化结构和水分复吸特性的影响。实验结果表明,蒸汽水热处理与液态水热处理的脱水、提质效果相似,但前者能有效降低有机组分损失,提高褐煤产率。随温度升高,两种水热提质煤孔隙结构均呈现先增长后减小趋势,但蒸汽水热提质煤孔结构在250℃以后才发生明显下降。随温度升高,水分形态对含氧官能团脱除的影响逐渐减弱,但液态水热处理对褐煤中脂肪族等有机结构降解作用更强。在300~350℃,由于含氧官能团的脱除和孔结构收缩,两种水热处理均对褐煤水分复吸行为有显著抑制作用,但采用蒸汽水热处理能有效降低固体损失,工程应用前景更好。     

干燥提质对褐煤表面结构的影响

 在回转干燥器中,以气体热载体内热式干燥工艺对褐煤进行干燥,分别利用化学分析法、FTIR法、BET法,分析了煤样中含氧官能团含量随干燥温度的变化;不同干燥煤样的比表面积和孔容积变化;明确了气体热载体内热式干燥工艺对褐煤表面结构的影响。实验结果表明,煤样中含氧官能团含量随干燥温度的升高而降低,在280℃之前主要脱除羧基,280℃之后主要脱除酚羟基;在温度低于330℃时,孔容积和比表面积随温度升高逐渐减小,380℃时显著增大。     

云南昭通褐煤低温热干燥特性的研究

采用低温加热法,以云南昭通褐煤为研究对象,以温度、煤粉粒度为变量,研究其对褐煤干燥特性的影响。结果表明:随干燥温度的提高和煤粉粒径的减小,干燥速率增大,蒸发同样水分的时间缩短,结束干燥的时间提前;温度至少在100℃以上进行云南昭通褐煤的干燥较为适宜;根据实验数据分析计算,发现Hii等人的干燥模型最适合昭通褐煤的低温热干燥过程模拟。     

煤催化制天然气过程的热分析

为得到以γ-Al2O3为载体的3种催化剂的催化性能,在固定床炉反应区温度650 ℃和床内压力2 MPa的条件下,考察了以γ-Al2O3为载体的3种催化剂对一步法煤制气中近乎同时进行的煤粉气化和甲烷化过程热效应及热效率的影响。其中铁基催化剂对气化反应的促进不如对甲烷化反应作用明显;钾、镍、钼活性组分的添加有利于提升铁基催化剂的综合催化性能,活性组分比重的增加强化了催化作用;由反映一步法反应中催化性能的指标反应过程热效率看,4K1Ni的煤气化热效率最高,其次是Fe15和K15Fe5Mo5。而从综合热效应的角度看,Fe15和K15Fe5Mo5的热效应最高,其次是钾镍复合催化剂,表明铁催化剂的热经济性较好。