山楂核热解特性及其产物研究

为研究山楂核热解特性及其产物分布规律,在不同升温速率及不同热解终温条件下对山楂核粉末进行热重分析,并用自制小型固定床热解炉对山楂核粉末进行了热解实验,考察了热解终温和升温速率对山楂核热解的三相产物产率的影响,结果表明：热解终温对焦油产率影响不大,对热解气和焦炭产率有显著影响,随着热解终温的提高,焦炭产率降低,而热解气产量增加。同一热解终温条件下,随着升温速率由5℃/min增加到10℃/min,焦油产率增加（热解终温600℃时,增加量约6个百分点）,焦炭和热解气产率降低,并且热解终温越大,升温速率对焦油产率影响越大;同时,提高热解终温和升温速率会使反应速率增大。     

城市生活垃圾热解过程中HCl气体排放特性

在N_2气氛下,采用卧式管式炉以10℃/min的升温速率对塑料、厨余类和未分类生活垃圾在600,700,800℃下进行热解。同时,对城市生活垃圾进行热重分析,对热解前后垃圾中的氯含量进行元素分析;以NaOH溶液吸收热解过程中产生的HCl,并用硝酸银滴定法进行测定。结果表明,塑料垃圾的氯含量最高,而厨余垃圾的氯含量最低;垃圾热解过程中,HCl析出量随着温度的上升而增加,残余焦炭中的氯含量随着温度的上升而减少。在升温过程中,HCl的最大析出速率均在400℃左右,600℃以后HCl的析出速率再次增加。未分类垃圾热解过程中的HCl析出率最高,厨余垃圾最低;低温热解及对含氯量相同的垃圾进行分类热解,有利于控制污染物HCl的析出。     

城市生活垃圾热解过程中HCl气体排放特性

在N_2气氛下,采用卧式管式炉以10℃/min的升温速率对塑料、厨余类和未分类生活垃圾在600,700,800℃下进行热解。同时,对城市生活垃圾进行热重分析,对热解前后垃圾中的氯含量进行元素分析;以NaOH溶液吸收热解过程中产生的HCl,并用硝酸银滴定法进行测定。结果表明,塑料垃圾的氯含量最高,而厨余垃圾的氯含量最低;垃圾热解过程中,HCl析出量随着温度的上升而增加,残余焦炭中的氯含量随着温度的上升而减少。在升温过程中,HCl的最大析出速率均在400℃左右,600℃以后HCl的析出速率再次增加。未分类垃圾热解过程中的HCl析出率最高,厨余垃圾最低;低温热解及对含氯量相同的垃圾进行分类热解,有利于控制污染物HCl的析出。     

煤热解动力学模型的建立

通过对煤热解反应动力学分析,基于分布活化能模型DAEM,建立了集总反应动力学模型表示煤炭热解过程。确定了可以预测热解产物组成、分布与热解终温和升温速率关系的动力学方程。结果表明：随热解温度升高,各种挥发分产物析出率越来越接近最大产率;半焦C含量增加,但产率下降,H,O,N和S等元素降低。升温有利于提高半焦脱硫率、脱氮率。温度为600℃左右时,除H2外的大部分挥发分基本析出,半焦元素变化幅度减小。热解终温较低且一定时,较慢的升温速率有利于各热解挥发分最大限度析出。秦丽娜     

废轮胎与煤的共热解特性

采用热重分析仪分别对废轮胎、煤及其混合样进行热解实验,研究废轮胎与煤的混合比例及热解升温速率对混合物失重特性的影响.结果表明:废轮胎和煤单独热解时发生剧烈缩聚反应,DTG曲线在400℃~480℃的温度区间有重叠部分;添加废轮胎对煤的热解有促进作用,随废轮胎质量分数的不断增加,煤的热解高峰区逐渐向低温区移动,且失重率不断提高;对混合样进行不同升温速率的热解实验发现,在较低的升温速率范围(15K/min~20K/min)内,增大升温速率可以促进热解反应的进行;而升温速率过高(20K/min)会使样品颗粒内部热解产生的挥发分来不及逸出而出现笼蔽效应,从而使样品的失重率减小.     

神木煤显微组分热解特性和热解动力学

在高压热天平上考察了神木煤显微组分在不同热解温度、压力和升温速率下的热解行为 .并利用分布活化能模型 (DAEM)研究了显微组分的热解动力学 .结果表明 :在相同的热解条件下 ,镜质组比丝质组有较高的挥发分收率 .随热解温度升高 ,镜质组和丝质组的挥发分收率增加 .热解升温速率和压力对镜质组和丝质组的挥发分收率略有影响 .DAEM的动力学处理表明 :镜质组的归一化热解速率高于丝质组 ,热解活化能较低.     

固定床热解紫茎泽兰茎干的研究

考察了热解温度、停留时间、粒径、升温速率等因素对紫茎泽兰茎干在固定床内热解燃气特性的影响。结果表明,H₂含量随着热解温度的升高、停留时间的延长、粒径的减小、升温速率的下降而上升,最高可达70%左右,远高于目前几种生物质热解所产生的H₂量; CO含量随着热解温度的升高而升高,本实验条件下其他因素对它的影响不大; CH₄含量随着热解温度的升高、停留时间的延长、升温速率的下降而下降。燃气热值在10000～13500 kJ/m³左右,属于中热值燃气,随着热解温度的上升、停留时间的延长、粒径的增大而下降,随升温速率的增加先上升后下降。     

神华煤热解特性与非等温动力学研究

利用热重分析法对神华煤热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。热重分析表明,神华煤最适宜的液化温度为340℃～531℃。采用Flynn-Wall-Ozawa法对热解动力学参数进行求解,并结合Satava-Sestak法对神华煤热解机理进行推测,结果表明,神华煤热解过程为三维扩散机理,整个热解反应活化能分布区间为124.8kJ/mol～217.1kJ/mol。在热解温度范围内,神华煤热解的表观活化能随着反应深度的增加而降低。     

西部煤的热解特性及动力学研究

采用热重和红外分析法从升温速率与样品粒径的相关性等方面对平朔煤和神东煤的热解特性进行研究,并从动力学上进行分析.结果表明,随升温速率增大,煤样热解反应的初始温度、终止温度以及最大失重速率对应的温度都逐渐升高,但对粒径较小的煤样来说,这些特性温度增加的幅度较大,而最大失重率没有表现出一定的规律性;煤样粒径对热解也有一些影响,但最大失重速率与样品粒径的关系不大.随升温速率增大,热解活化能和频率因子呈现出先增大后减小的趋势.     

不同煤真空热解过程中气态产物的在线分析

利用高分辨质谱对在真空热解过程中淮北烟煤、无烟煤和天然焦形成产物进行实时在线检测,结合煤质结构和特征,通过图谱分析了煤种和热解温度对热解产物的释放规律.结果表明,较低热解温度时,热解产物组成随煤化程度变化较小;较高温度时,随煤化程度的升高,高分子量产物相对含量逐渐减少;随着温度的升高,烟煤和无烟煤高分子量产物所占比例明显增加;含氧基团在200 ℃～400 ℃开始释放,到600 ℃则主要生成CO2.     

内构件固定床反应器中不同水分煤的热解特性

通过在有无内构件(传热板和中心集气管)固定床反应器中研究不同水分含量煤的热解特性,考察了两反应器中煤料的升温特性、热解产物分布、焦油品质以及气体产物组成和半焦热值。结果表明,内构件可以强化传热和调节热解产物在反应器内的流动,相对无内构件反应器,有内构件反应器的反应时间缩短近一半。在有内构件反应器中,当煤水分增加,导致煤热解反应要求的时间延长,焦油中轻质组分(沸点低于360℃)含量明显升高,焦油收率先增加后降低,热解水和热解气产率升高,而无内构件反应器的热解产物无明显差异。当加热温度900℃时,煤水分从0.41%(本文中无特殊说明的均为质量分数) 增加至11.68%,焦油产率从9.21%增长到10.74%;当煤水分增加到15.93%,焦油产量下降到10.26%。两反应器气体平均组成随水分增加的变化趋势相似,气体热值均随水分增加呈下降趋势。     

高硫煤焦化过程气体返回耦合脱硫实验研究

通过模拟工业焦化过程,针对一种高硫煤考察了不同气体种类、气体流量及加热速率下,气体返回焦化过程对固体产物焦炭中硫含量变化及气相中H2S气体逸出行为的影响. 结果表明,焦化过程中通入H2, CH4和N2气体可以抑制热解气中的硫在逸出过程中返回到固体焦炭中,H2达到的焦炭脱硫量最大,其次是CH4和N2;气相中硫逸出行为表明,煤热解第一高峰阶段也是硫析出时的高峰阶段,800℃后均可达到总析出硫量的90%;增大气体流量、减小加热速率有利于使硫向气相转移,从而使固体焦炭中的硫分配降低;固体焦炭中硫含量变化亦表明,H2气氛下脱硫效果较佳,在空塔速度0.8, 1.3, 2.1 mm/s和3.0, 1.5℃/min两种加热速率下可使焦炭中硫含量分别降低0.36%~0.39%和0.46%~0.56%.     

移动床中内构件对煤热解反应过程调控作用

在外热式内构件（多级折流板和多段集气管）移动床反应器内研究了淖毛湖煤的热解特性,并与常规固定床反应器中煤热解行为进行对比,考察了两反应器内的传热速率以及热解温度对产物分布、热解气组成、焦油组成和品质等影响规律。结果表明：在450℃低温热解时,煤颗粒在内构件移动床内的升温时间比固定床缩短了60%以上,内构件具有显著提高反应器内颗粒间传热速率的作用。随着热解温度的升高,热解气中的C₂H₄/C₂H₆和C₃H₆/C₃H₈的比值变大,挥发分的二次反应程度加大,但裂解程度低于固定床。内构件移动床中的焦油产率随温度的升高先增加后降低,在550℃时达到最高为10.8%（质量分数）,比固定床增高约28.6%。当热解温度越高时,移动床所产焦油中的沥青质组分含量越低,在750℃时焦油中轻质组分质量分数达到85.17%,脂肪烃含量降低到了28.00%。通过与固定床对比,揭示了内构件（多级折流板和集气管）调控淖毛湖煤热解反应并提高热解焦油产率和品质的作用。     

高硫石油焦热解过程及硫形态的变化特性

在管式炉实验装置上进行不同温度高硫石油焦N₂气氛热解实验,并利用X射线光电子能谱分析（XPS）技术进行表征,深入分析高硫石油焦热解过程中硫形态变化特性,同时采用热重-红外联用（TG-FTIR）技术深入分析热解过程。热重分析结果表明,高硫石油焦热解经历了干燥脱水阶段,长链脂肪烃、稠环芳香烃等组分分解阶段,在430℃和635℃失重速率达到最大形成失重峰。红外分析结果表明,高硫石油焦热解释放气体主要包括CO₂、CH₄、H₂O、SO₂、芳烃化合物和脂肪族化合物等,并且在不同温度区间释放气体组成有着巨大的差异。XPS分析结果表明,高硫石油焦表面硫含量及存在形态与热解温度紧密关联,随着热解温度的不断升高,高硫石油焦表面硫含量在700℃达到最大值,不同硫形态之间发生相互转化。     

沛城煤矿天然焦的热解特性

天然焦是一种热值在18～28 MJ·kg-1 的化石燃料，虽储量丰富，但多被弃用，有待于开发利用。采用TG-FT-IR联用技术在Thermax500 型加压热重分析仪上比较徐州沛城煤矿天然焦与徐州韩桥烟煤的热解过程，并利用VECTOR 22 型红外分析仪对热解产物进行了分析。考察了升温速率、热解终温、颗粒尺寸和压力对天然焦热解特性的影响。结果表明，与煤的热解过程不同，天然焦的热解没有半焦形成阶段，只包括了2 个不同的脱气阶段；随升温速率的提高，TG曲线向高温区偏移，升温速率对天然焦挥发分的析出量几乎没有影响；热解终温对试样挥发分析出量的影响较为明显，高温时，试样颗粒在显微镜下呈现出丰富的微孔结构，有利于挥发分的析出和还原活性的提高；颗粒粒度的减小有利于挥发分的析出；低于某特定温度，热解压力的影响较弱，当温度继续升高，压力的影响逐渐明显。     

间热径向流反应器料层厚度对煤热解特性的影响

考察了方形径向流固定床煤热解反应器中变化煤层厚度对料层升温速度及煤热解产物分布特性的影响。随着料层厚度增加,导致煤热解反应要求的时间增长,热解水和气的产率相应增加,焦油和半焦收率逐渐降低,但焦油中轻质组分(沸点低于360℃组分)含量呈升高趋势,半焦和煤气热值稍许降低。如,加热壁温度900℃、从45 mm至105 mm增加煤料层厚度时,焦油产率从7.17%(质量,下同)下降到6.26% (相对干基煤),但焦油中的轻焦油组分含量则从67%升至72.7%,半焦产率由80.0%降至77.0%,热解水和煤气产率分别由6.96%和5.91%增至8.85%和7.90%,煤气热值则由24348.5 kJ·m^-3下降至20649.2 kJ·m^-3。所得半焦的热值径向上由高温侧向低温侧逐渐降低,煤料层越厚、热值降幅越大,而相同煤料层厚度处与加热壁平行的同一轴向平面上的半焦热值基本相同。针对研究的反应器,气相热解产物在反应器内沿径向(横向)由高温料层区向低温料层区流动。在该过程中伴随着热解产物对远离加热壁的低温煤料的传热、热解生成重质组分的冷凝和在煤/半焦颗粒表面的吸附截留,进而在低温料层进一步升高温度时发生二次裂解等物理化学过程。反应器内煤层厚度越大,上述各种伴随的物化作用越显著,从而明显影响煤料层的升温及热解特性。     

煤在炼焦过程中热解脱硫降低焦炭中硫含量

通过模拟工业焦化过程,针对一种高硫煤考察了不同气体种类、流量及加热速率下,焦炉煤气返回焦化过程对物焦炭中硫含量变化的影响。结果表明,焦化过程中通入H2,CH4和N2气体可以抑制热解气中的硫返回固体焦炭中,H2达到的焦炭脱硫量最大,其次是CH4和N2;增大气体流量、减小加热速率有利于使硫向气相转移,从而使固体焦炭中的硫分配降低;固体焦炭中硫含量变化亦表明,H2效果较佳,在3．0,1．5℃／min2种加热速率下可使焦炭中硫含量分别降低0．36％～0．39％和0．46％～0．56％。     

粉煤热解干法熄焦余热回收工艺流程分析及模试

针对现有粉煤热解生产过程中水资源消耗大、半焦水分含量高、环境污染严重等问题，本文提出利用惰性气体作为熄焦介质实现干法熄焦以及余热回收干燥煤粉的新工艺。通过系统模拟研究不同循环介质（氮气、二氧化碳、烟气及煤气等）的初始温度、水汽含量、流量等操作条件对热解半焦熄焦冷却后温度和煤干燥预热后温度的影响规律，分析该工艺节水、节能效果，开展了万吨级粉煤热解模试验证。结果表明，采用干法熄焦处理热解半焦并回收余热的工艺技术可行，熄焦后半焦温度和煤干燥预热出口温度与干燥介质种类无显著关系，与气体比热容密切相关；与湿法熄焦相比，干法熄焦工艺具有显著节能效果且耗水为零，在满足工艺要求的同时可以回用半焦显热的65%~75%。理论分析和试验均证实了干法熄焦余热回收具有良好的应用前景。     

Effect of benzene and thiophene on rate of coke formation during naphtha pyrolysis

The effect of benzene or thiophene addition to the feed on the rates of coke formation during naphtha pyrolysis has been investigated in a jet-stirred reactor at atmospheric pressure in the temperature range of 1073-1103 K. In addition, the effect of temperature, space time, weight ratio of steam to naphtha and the material of construction on the rate of coke deposition was also studied. The rate of coke formation increased as the temperature, space time and aromatic content of the feed was increased whereas it decreased with an increase in the weight ratio of steam to naphtha or the thiophene content of the feed. Addition of thiophene increased the rate of naphtha pyrolysis and significantly reduced the aromatic yields. Rates of coke formation for both thiophene-free and thiophene-containing naphtha could be modeled by power law expressions involving the aromatics.