煤在H2/Ar等离子体中直接转化制乙炔的研究

以大同煤为原料，通过富氢等离子体条件下的热解实验，考察了供粉速率对煤转化率、乙炔收率和能耗的影响；探讨了热解气相产物中乙炔与一氧化碳和其它小分子烃类的关系．研究结果表明：随着供粉速率的增加，煤的转化率和乙炔的收率呈下降趋势，而甲烷等小分子烃类物质的收率增加，乙炔在产品气中的浓度相应升高，比能耗相应地下降；产品气中一氧化碳的生成和乙炔的生成不存在明显的竞争关系，氧的存在要与乙炔的生成争夺活性碳原子，对乙炔的生成产生不利影响．在所选的实验条件下，当进煤量为5．0g／s时，煤的转化率为38．42％，产品气中乙炔的摩尔分数可达9．3％，乙炔在产品气烃类中选择性大于70％．     

低温热解煤焦油产率、组成性质与热解温度的关系

天祝煤通过回转炉装置低温（５００～７００℃）热解试验结果表明，焦油的产率和组成性质随热解温度呈阶段性变化，在５５０℃左右，焦油产率及焦油中酸性物、中性油、饱和烃等的产率获得最大值。超过５５０℃，特别是６００℃以上，由于焦油二次反应加剧，导致焦油产率及焦油正己烷可溶物中的中性油、酸性物、饱和烃、轻质芳烃产率降低，稠环芳烃产率升高。     

中低温煤焦油沥青组分的热解特性及动力学研究

中低温煤焦油沥青(MLP)为人造炭材料的重要原料,研究其组分的热解特性及动力学对高品质中低温煤焦油沥青基炭材料的制备具有重要意义。以中低温煤焦油沥青为原料,分别采用正丁醇(BA)和二甲基亚砜(DMSO)为萃取剂以获得4种沥青组分,通过热重分析仪对中低温煤焦油沥青和4种族组分的热解行为进行研究,利用Flynn-Wall-Ozawa法、Kissinger-Akahira-Sunose法和Satava-Sestak法计算热解活化能以及热解动力学参数。结果表明：MLP、DMSOS、BAI组分的热解反应机理符合随机成核及其后续增长模型,最佳热解机理函数分别为G(α)=[-ln(1-α)]^4/3、G(α)=[-ln(1-α)]⁴、G(α)=[-ln(1-α)]²,活化能分别为73.99、180.20、46.09 kJ/mol, lg A分别为5.82、13.57、3.32;BAS组分的热解反应机理符合二维扩散模型,最佳热解机理函数为G(α)=α+(1-α)ln(1-α),E=85.36 kJ/mol, lg A=6.18;DMSOI...     

高温煤焦油黏温特性的测定与分析

为了解决焦炉荒煤气在换热管道表面结焦后焦油堵塞问题,采用高温高压黏度仪对高温煤焦油的黏度进行了实验研究。获得了黏温特性曲线和回归方程,并与褐煤油煤浆的黏温特性曲线进行了对比分析。结果表明:温度是影响高温煤焦油黏度变化的主要因素,黏度与温度之间呈指数关系;高温煤焦油的黏度随温度的升高而下降,当温度低于200℃时,温度对高温煤焦油的黏度影响较大,黏度随温度的升高而快速下降,当温度高于200℃时,温度对高温煤焦油的黏度影响较小,黏度随温度的升高基本保持不变;高温煤焦油与褐煤油煤浆的黏温特性曲线随温度的升高具有相同的变化趋势,但在整个温度范围内高温煤焦油的黏温性质明显优于褐煤油煤浆的黏温性质。     

煤矸石热解特性及热解机理热重法研究

利用热重法研究了5种不同产地的煤矸石,在不同热解温度、样品粒度、升温速率时其热解过程及特性,得出了煤矸石的热解特征温度和热解特性参数.并对煤矸石的热解机理进行了分析,得到煤矸石的热解机理方程式和反应动力学参数.结果表明：热解温度、煤矸石种类、样品粒度和升温速率对煤矸石热解过程及特性有重要影响;煤矸石在热解初始阶段,热解反应服从三维球形扩散机制,并且其挥发分不易析出,活化能比较高,随着温度提高,挥发分大量析出,活化能有所降低;煤矸石热解第2阶段受液化反应控制,服从级数为3/2的化学反应,对于发生二次反应的煤矸石,在热解后期,二次挥发分析出需大量能量,活化能比较高.     

煤等离子热解制乙炔反应器结构优化模拟

建立了等离子体反应器的热流场计算流体力学模型，将此模型应用于单入口、双入口及带保护气的双入口等离子反应器模拟，采用不完全乔勒斯基共轭梯度法对热流体耦合场进行求解，结果表明：采用双入口结构，可提高反应器负荷，在等离子反应器的等离子入口周边设置保护气可降低壁面结焦，当保护气的入口流速为50 m/s左右时，效果较好.     

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.     

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。     

中温煤焦油沥青逐级萃取的产物组成与结构分析

以中温煤沥青为原料,根据Hansen溶解度参数软件(HSPiP)的计算结果,选择无水乙醇、正戊烷、异丙醇、甲苯、四氢呋喃和N-甲基吡咯烷酮为萃取剂对沥青进行逐级索氏抽提,以解析其结构与组成。高分辨质谱分析结果表明各级萃取物中含有3 000多种化合物,分子量集中在100～400 u,CH类化合物的含量高达60%,相对含量较高的20种化合物中芳香杂环为9种,以含氧化合物为主,N_n类化合物的相对含量为4.3%～12.9%,主要是吡啶型和吡咯型氮化物;ONS类化合物的相对含量之和为10.1%～12.0%。各级萃取物的不饱和度双键当量(DBE)值主要分布在15～19,碳数为21～28。对萃余物进行XPS、红外、热重、¹³C NMR和晶相分析,结果表明C主要以芳碳形式存在,比例高于80%;相较于吡啶氮,吡咯氮更易被溶剂萃取,致使其相对含量随萃取级数增加而下降;S则主要以噻吩硫形式存在。¹³C NMR分析显示沥青及各级萃余物中表征平均芳环尺寸大小的X_b约为0.7,意味着其平均芳环数约为5;芳桥碳含量f_a...     

TG-FTIR分析煤在1000℃～1500℃的热解特性

基于热重-红外联用分析仪(TG-FTIR)研究了煤在N2气氛下终温1 500℃的热解特性。结果表明,煤主要有2个明显的失重阶段(400℃~600℃和1 000℃~1 500℃),在1 000℃~1 500℃温度段的失重率12.27%。结合红外图谱分析得,煤在1 000℃~1 500℃温度段主要有CO_2、CO和CH_4析出。利用Coats-Redfern方法求得煤主要热解阶段的动力学参数,结果表明,一级反应能较好地描述煤的热解过程,低温段的活化能(84.42 k J/mol)高于高温段的活化能(64.06 k J/mol)。