次烟煤与高硫焦煤共热解相互影响及动力学研究

为了研究次烟煤与高硫焦煤共热解过程中的相互作用,选取资源相对丰富的水峪高硫焦煤(SC)作为主炼焦煤样,伊宁次烟煤(YC)为配入煤样,通过热重分析技术对2种煤样及其不同配比混煤的热解行为进行了研究,并通过计算动力学参数分析热解过程的动力学特性。结果表明,由于变质程度的不同,煤样SC和YC单独热解的行为差异明显;混煤共热解的失重率随着YC掺入比例的增加而增大,但共热解行为并非SC和YC热解特性的简单加和。动力学分析表明,2种煤及其混煤在不同热解反应阶段的动力学参数不同,各热解阶段的活化能和指前因子数值的大小顺序均随YC掺入比例的增加呈规律性变化,但并非单种煤热解活化能和指前因子数值的简单加权平均,混煤的热解行为是2种原煤相互作用的结果。     

神木烟煤热解产物分布及主要元素的迁移规律

在石英管固定床反应器中对神木烟煤进行热解实验,研究了热解温度对煤热解产物分布和C, H, O, N, S元素在热解产物中分配的影响. 结果表明,在500?900℃范围内,随热解温度升高,半焦产率下降,气体产率增大,焦油产率先增大后降低,600℃时达最大值9.2%(ω);半焦中C, H, O和N元素迁入量下降,S元素迁入量先降低后略有增大,在700℃时达最小值67.0%;热解气中C, H, O元素迁入量增大,N元素和S元素迁入量先增大后减小,分别在800和600℃时达最大值28.8%和27.9%;焦油中C, H, O元素迁入量先增大后降低,均在600℃时分别达最大值9.3%, 14.0%和7.2%,N元素和S元素迁入量缓慢增加;热解水中H和O元素迁入量先增大后略有降低,在700℃时分别达最大值14.5%和48.5%.     

褐煤低温热解特性研究

在固定床反应器中,采用GC、GC/MS、FTIR、SEM和TG等手段考察了褐煤低温热解产物的生成特性及其反应机理。结果表明:低温热解气在600℃时生成速率最大,达100 mL/min,主要为CO、CO_2、H_2、CH_4、C_2H_4和C_2H_6等气体。焦油在600℃时产率最大,主要由烷烃、芳烃、酚类及少量烯烃、环烷烃、含氧和含氮化合物组成。热解后褐煤H/C和O/C减小,表面结构从致密变成疏松的泡沫状。     

高硫煤中形态硫的热解迁移特性

对西北地区石炭纪高硫煤进行热解实验,考察了热解温度(200℃～1 000℃)和热解停留时间(20min～100min)对煤中形态硫的迁移特性的影响,并通过FTIR分析了热解过程中半焦的结构变化情况.研究表明,高硫煤中全硫随热解温度的升高先减小后增大,在600℃时达到最低;硫酸盐硫的含量较低,维持在0%～0.5%之间;硫化铁硫随着热解温度的升高逐渐减小;有机硫随热解温度的升高先减小后增大,在500℃时达到最低.无机硫脱除率高于有机硫脱除率.煤热解过程中氧和硫等杂原子官能团在半焦中不断减弱.     

煤热解过程中气态产物分布的研究

利用固定床热解装置对3种不同煤种进行了热解研究,考察了温度和煤的性质对热解气态产物以及硫元素逸出规律的影响,结果表明:除了煤的性质外,温度是影响热解产物分布的重要影响因素;同时CO和CO2的逸出量与煤中氧元素的含量有关,而生成CH4和气态烃的量与H/O原子比有很大关系;热解过程中含硫物质以H2S和少量COS的方式逸出到气相,而逸出的气态硫也与煤的含硫量有直接关系.     

煤与生物质固定床共热解产物分布及热解动力学研究

在固定床管式热解炉中对煤与生物质共热解进行了研究,考察了氮气气氛下煤与生物质混合比例对热解产物产率分布的影响,并利用热重分析结合活化能分布模型对煤与生物质共热解的活化能及分布进行了计算。结果表明,生物质的加入促进了煤热解生成挥发分,使得煤的热分解提前,神府煤热解的活化能主要分布于290³80 kJ/mol之间,生物质葵花秆热解的活化能主要分布于180380 kJ/mol之间,生物质葵花秆热解的活化能主要分布于180²20 kJ/mol的区间。当煤与葵花秆分别以质量比3∶2和2∶3混合时,热解的活化能主要分布在190220 kJ/mol的区间。当煤与葵花秆分别以质量比3∶2和2∶3混合时,热解的活化能主要分布在190²00 kJ/mol、450200 kJ/mol、450⁵00 kJ/mol之间,以及190500 kJ/mol之间,以及190²00 kJ/mol、350200 kJ/mol、350⁴00 kJ/mol之间。煤与葵花秆共热解降低了反应的活化能,并促进了挥发分的生成,二者共热解存在协同作用。     

煤与生物质固定床共热解产物分布及热解动力学研究

在固定床管式热解炉中对煤与生物质共热解进行了研究,考察了氮气气氛下煤与生物质混合比例对热解产物产率分布的影响,并利用热重分析结合活化能分布模型对煤与生物质共热解的活化能及分布进行了计算。结果表明,生物质的加入促进了煤热解生成挥发分,使得煤的热分解提前,神府煤热解的活化能主要分布于290~380 kJ/mol之间,生物质葵花秆热解的活化能主要分布于180~220 kJ/mol的区间。当煤与葵花秆分别以质量比3∶2和2∶3混合时,热解的活化能主要分布在190~200 kJ/mol、450~500 kJ/mol之间,以及190~200 kJ/mol、350~400 kJ/mol之间。煤与葵花秆共热解降低了反应的活化能,并促进了挥发分的生成,二者共热解存在协同作用。     

煤热解过程中氮、硫析出形态的研究进展

综述了煤中氮、硫元素的赋存形态及其在煤热解过程中析出形态的研究进展，讨论了温度、压力和煤阶等因素对氮、硫在热解产物中赋存形态的影响，同时给出了一些含氮、硫化合物的可能生成途径。指出应大力加强煤热解过程中氮、硫析出形态的研究，以实现煤的洁净利用。     

固体热载体热解高挥发分烟煤产物分布及性质

以三种高挥发分烟煤为原料,对固体热载体煤热解获得的气、油、焦产物产率、组成和性质进行了考察.结果表明,提高煤与热载体的混合热解温度可使煤气和焦油产率有所增加.热解焦油产率可达干煤重量的9%～11%,热解焦油可用于提取具有较高附加值的BTX,PCX,萘及脂肪族烃类等产品.热天平燃烧实验结果显示,热解半焦仍具有很好的着火和燃烧特性,随着热解反应温度的提高,燃烧区间向高温区移动,确定了半焦燃烧的反应动力学及其参数.     

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。     

水分对神东煤热解产物分布的影响

为考察原料煤中水分对神东煤热解产物分布的影响,通过格金试验和固体热载体小试试验研究了神东煤中水分对热解特性的影响,得到神东煤在不同水分下热解产物的分布规律。格金试验表明,水分对神东煤热解产物中焦油和热解气收率有显著影响。随着水分降低,神东煤热解产物中焦油收率从9.98%降至4.92%,热解气收率从8.47%上升至11.07%,热解水收率从2.74%上升到5.94%。小试试验结果与格金试验趋势基本相同。随着原料煤中水分的降低,焦油收率下降,热解气收率上升;未经干燥的原煤在不同温度下热解的焦油收率比干燥后煤样平均高2.17%,热解气收率平均低1.58%。热解温度对H2和CO比例影响较大,对其他气体比例影响较小。研究结果表明,水分对神东煤的热解过程及其热解产物分布有显著影响,热解原料煤中水分的增加有利于抑制神东煤热解水和热解气的生成,提高焦油收率,因此有望通过控制原料煤中的水分来调节热解产物的分布。     

褐煤与石莼低温共热解产物特性研究

将内蒙褐煤与石莼的混合物在自行设计的低温干馏装置进行低温共热解实验,并探究石莼的添加量对各热解产物的产率、组成及品质的影响。研究结果表明:当石莼的添加量(质量分数)为40%时,焦油产率达到最大值8.35%,相比于褐煤与石莼的理论加权值提高了26.70%。GC-MS检测结果表明共热解焦油中直链脂肪族化合物和酯类化合物含量明显高于褐煤单独热解焦油中相应组分的含量;FTIR检测表明石莼的添加使焦油中的芳香族化合物有向脂肪族化合物转变的趋势,可使煤焦油达到一定程度的轻质化;SEM检测表明石莼的添加使共热解半焦孔隙变多、表面变粗糙,这有利于提高半焦反应活性及扩大半焦的用途。     

大同煤热解和加氢热解过程中产物生成规律的研究

在压力2MPa,温度350—650℃范围内,对比研究了大同煤分别在氮气和氢气气氛下热解过程中产物的分布和气体生成规律。研究表明,煤的热解和加氢热解转化率和水产率都随温度上升而增加;在热解条件下,焦油产率在500℃出现最大值。氢气对煤热解转化只有超过一定温度才具有促进作用,此时与热解相比具有较高的CO、CH4和C2^＋产率以及较低的CO2产率。     

低阶煤与浒苔低温共热解产物特性研究

采用自行设计的低温干馏装置,将不同配比下的低阶煤-浒苔混合物进行低温共热解,考察随着浒苔配入量的增加各热解产物的产率和品质的变化.结果表明,当浒苔配入量为30%时,焦油产率达到最大值11.39%,比低阶煤单独热解提高了28.61%.此时,热解焦油中烷烃类含量为48.66%,酚类含量为9.12%,明显高于原始焦油中相应组分的含量,热解焦油的n(H)∶n(C)提高了9.87%,表明热解焦油达到了一定程度的轻质化.同时煤气成分中CH4和H2的含量有所增大.SEM检测显示,混合热解时半焦表面变得粗糙,形成了明显的裂纹中心.混合热解的半焦热值相对于浒苔单独热解的半焦热值有显著提高.     

烟煤固体热载体低温快速热解实验研究

以连续式热解装置为实验平台,藁城和府谷煤为原料,石英砂为热载体,考察了460~520℃范围内热解所得气、液产物收率、组成和性质的变化规律. 结果表明,在考察的温度范围内,提高热解温度,热解气、液产物收率增加,液体产物收率最高可达12%左右. 热解温度对热解产物中不凝气组成影响显著,热解煤气热值高达25 MJ/Nm3以上. 焦油组分中酚衍生物含量最高,稠环烃、芳香烃、链烃组分的含量也较高,酚含量随热解温度增高有所降低,而芳烃含量则显著提高. 根据实验结果提出了酚-芳烃转化的可能路径.     

碳酸钾对府谷烟煤热解性能的影响研究

在常压固定床反应器中,通过对府谷烟煤中添加碳酸钾前后热解产品的分析考察了碳酸钾对府谷烟煤热解过程的影响,最终得出碳酸钾的添加有利于府谷烟煤的热解性能。     

煤低温热解液体产物中的酚类化合物

深入研究煤低温热解过程中酚类的生成机理具有典型性和代表性，对促进煤化学研究具有重要的意义。笔者在前人工作的基础上，结合自己的研究实践和认识评述和探讨了低温热解焦油中酚类的生成的可能机理，分析和探讨了进一步深入研究煤系酚类产同理应结合的学科、彩的方法和开展的工作等，并提出了今后的研究方向。