钙、镍离子负载方式对烟煤热解-气化特性影响及煤焦结构分析

为研究采用不同负载方式负载钙离子和镍离子后烟煤的热解气相产物分布、焦油组分分布、半焦的碳微晶结构特性,在实验室小型固定床反应器上对酸洗后采用不同负载方式负载钙离子和镍离子的贺西烟煤进行热解实验。通过扫描电镜-能谱分析仪（SEM-EDS）、X射线衍射（XRD）、静态氮吸附仪等实验设备探索钙、镍离子不同负载方式的煤样热解后煤焦物理、化学结构变化。实验结果显示：由于离子交换法负载的金属是将活性组分与煤的大分子有机结构相结合,而浸渍法则使活性组分进入煤的孔隙中,机械混合只是使活性组分存在于煤颗粒外表面,活性组分存在状态的不同,进而导致热解反应性出现差异变化。H-EX-Ca、H-IM-Ca、H-MM-Ca生成轻质焦油分别为2.15%、2.17%、1.87%,此时轻质焦油（沸点低于360℃）占总焦油的质量分数分别为46.24%、38.96%、29.36%。与负载镍离子相比,采用离子交换和浸渍法负载的钙离子对于重质焦油的催化裂解作用较强。负载的金属离子分布越均匀,煤焦的微晶结构参数（堆垛高度 Lc、微晶尺寸 La及晶层间距dm）变化程度越小,进而阻碍煤焦的石墨化进程,提高煤焦的气化反应性。     

钙、镍离子3种不同负载方式对褐煤热解-气化特性影响

为探究采用不同负载方式负载镍、钙离子后煤样的热解和气化反应性的变化情况,对酸洗脱灰后的内蒙古锡林郭勒褐煤(X-RC)分别采用离子交换、浸渍、机械混合法负载钙、镍离子获得了3种不同负载方式的实验煤样。采用热重天平研究了实验煤样的热解和气化反应性,并对实验煤样的反应动力学模型做了分析和计算。通过固定床反应器、扫描电镜-能谱分析仪探索了热解产物分布规律、半焦表面结构及钙元素分散程度。实验结果显示,对于目标气体产物CH4来说,使活性组分进入煤的孔隙中的浸渍法负载金属的煤样累积生成产率大于其他两种方法负载金属的煤样。与机械混合法负载的煤样的半焦相比,其他2种方法负载金属的煤样半焦表面裂纹更多且光滑,且离子交换法负载的钙分布更加均匀。球对称收缩核模型可较好地描述X-IM-Ca,X-MM-Ca煤样的半焦气化过程,而受化学反应控制的随机核模型(n=3)则能更好地反映X-EX-Ca和X-MM-Ca煤样的半焦气化过程;2D扩散模型和受化学反应控制的随机核模型(n=1)可较好地反映X-EX-Ni,X-IM-Ni,X-MM-Ni煤样的半焦气化过程。     

褐煤经四氢化萘处理后的结构及热解-气化特性分析

在小型反应釜上采用非极性有机溶剂四氢化萘(tetrahydronaphthalene, THN)对内蒙古锡林郭勒褐煤进行脱水,获取了不同温度下的脱水试样,运用傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR)分析技术对比研究了在不同脱水温度下煤样中有机官能团的变化,通过FT-IR谱图的分峰拟合计算,对脱水煤样的化学结构变化特征进行半定量分析,并结合热重(thermal gravity analysis/differential thermal gravity,TG/DTG)和实验室固定床反应器(fixed bed reactor)考察了不同脱水温度下煤样的热解气化特性和热解气相产物分布规律,并对脱水煤样在最大失重速率区间的动力学参数进行了计算。试验结果显示:四氢化萘溶剂对褐煤的脱水提质是有效的,150~200℃时C O开始分解,而此时芳香环上的C C仍然相对稳定。随着脱水温度的升高,芳香类氢含量先减小后增大,脂肪类氢含量先增大后减小,芳香度和芳香碳在脱水温度范围内逐渐增大。煤样的脱水温度升高,热解气相产物H₂、CH₄、CO累积产率增大,CO₂累积产率减小;脱水煤样热解活化能随着脱水温度的升高而升高,进而导致脱水温度较高煤样热解失重率降低。