平朔煤的热解试验研究

对平朔煤在不同温度下进行了热解研究,考察了热解温度对煤热解产物产率和热解气性质的影响规律。研究表明,对上述煤样,随煤的热解温度升高,半焦产率下降,干馏气产率增加;液体率在一定温度范围内先增后降,在600℃左右达到最高。热解温度升高,热解气中H2的含量就越高,热解气中CH4的含量在热解温度550～650℃左右达到最高。随热解温度的升高,CO2的含量显著降低,烃类组分随温度升高是先升后降,峰值出现在600℃左右。     

反应气氛对平朔煤热解反应性能的影响

在固定床反应器上研究了平朔煤在N2,H2,CH4/CO2和CH4/CO2(catalyst)不同热解气氛下的煤热解性能.主要考察了不同热解气氛下的热解温度和升温速率对焦油、水、半焦产率以及脱硫率的影响.结果表明,甲烷在催化剂的作用下能够产生大量的CHx基团,CHx基团能使煤热解产生的自由基更稳定,从而提高焦油产率.平朔煤在CH4/CO2(catalyst)气氛下热解的焦油产率最高,在600℃的热解温度下,焦油、水、半焦产率和脱硫率分别为33.5%,25.8%,69.5%和25.3%(质量分数),其中焦油产率为相同条件下H2和N2气氛下热解的1.6和1.8倍.     

不同热解方式下长焰煤的热解特性研究比较

为提高长焰煤热解转化率,研究其热解过程和机理,采用格金干馏设备、固定床和间歇蒸气流化床3种不同热解装置,分别进行长焰煤的低温热解实验。研究结果表明,格金干馏实验中液体产率较高;在固定床低温热解装置中,煤颗粒达到完全热解需要的时间长,热解气体产物中氢气的产率高;在间歇蒸气流化床中,煤颗粒的热解反应速度快,但受热解过程中流化气吹损的影响,半焦产率低;热解气体的组成和分布也随热解气氛而改变,在水蒸气气氛条件下,水蒸气可能参与大分子烃类物质的部分反应,热解气体中CH4和C2以上小分子烃类物质CmHn总含量降低,CO2和CO含量增高。     

神木煤-CH_4微波共热解产物生成规律研究

以半焦作为微波吸收剂和CH4裂解催化剂,在固定床反应器上考察了CH4气氛下神木煤微波热解特性,对CH4气氛下神木煤-半焦混合物在不同温度(450℃~700℃)下微波热解产物的生成规律进行了研究,并与相同条件的N2气氛下微波热解结果进行了比较.研究表明,CH4气氛下神木煤的微波热解半焦产率比N2气氛下的半焦产率低;而焦油产率和热解水产率高于相同条件N2气氛下的焦油和热解水产率.在CH4气氛下煤-半焦混合物微波热解,H2和CO产率高于N2气氛下的结果,而CO2产率低于N2气氛下微波热解的CO2产率.综合对比两种气氛下热解产物的生成规律可知,在半焦催化作用下,CH4在微波加热条件下可以实现对神木煤的直接加氢,提高煤的热解转化率.     

热解气催化活化促进石河子烟煤热解的研究

采用等体积浸渍法制备了Fe/MgO,Co/MgO和Ni/MgO催化剂,利用固定床反应器对石河子烟煤在热解气气氛下的催化热解行为进行了研究,考察热解气在催化剂作用下对煤热解焦油产率、半焦产率、轻重油比例以及焦油族组成的影响,并与相同条件下N2气氛和热解气气氛热解特性进行了对比分析.结果表明,三种催化剂对煤在热解气中的热解都有促进作用,其中Ni/MgO催化剂对提高焦油产率最明显.在气体流量为400mL/min,热解温度为550℃,Ni/MgO为催化剂的条件下,焦油产率为7.33%,与相同条件下在N2气氛和热解气气氛下热解相比,焦油产率分别提高了78%和42%.而Co/MgO催化剂对提高轻油的作用较明显.这表明热解气催化活化对煤热解有较好的促进作用,可抑制缩聚反应,提高焦油的产率和改善焦油的品质.     

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。     

煤与生物质共热解特性初步研究

初步研究了煤与生物质共热解时的协同作用,热解实验研究了大雁煤、木屑和两者混合物三个样品的热解特性,木屑与大雁煤热解特性相比,热解产物产率随温度变化特性形似,但热解的起始温度和热解温度区间有一定差别,两者混合物共热解时出现了协同作用,结果是半焦产率降低,焦油和气产率增加,热解气组成中H2和CH4 降低,CO和CO2增加.     

气氛对依兰低阶煤流化床快速热解产物分布的影响

利用流化床快速热解反应器对依兰次烟煤快速热解进行了试验研究,分析了气氛条件对热解产物分布的影响。试验结果表明:热解气体产率随热解温度的升高而增加;热解焦油存在最大产率温度,在N_2,H_2,CO和CO_2气氛下对应的最大产率温度分别为670,650,720和700℃;与N_2气氛相比,H_2和CO气氛可提高焦油产率50%以上,CO_2气氛则仅在较高热解温度(650℃)下显著影响焦油产率;通过元素分析,热解气氛中H_2,CO_2和CO的存在可提高焦油的氢碳比,同时降低S和N元素的含量。     

新疆伊犁南台子煤热解耦合CO变换反应的研究

为探索提高焦油产率的新途径,以新疆伊犁南台子煤为研究对象,考察了CO变换反应与煤热解反应耦合对焦油产率的影响。采用常压固定床反应器,B205为变换催化剂,分别考察了热解气氛、反应温度对南台子煤热解反应的影响。结果表明,CO变换反应与煤热解反应耦合条件下,热解温度在450℃~650℃范围,焦油产率随温度的升高而增大;650℃之后,焦油产率保持稳定。在热解温度650℃、其他反应条件完全一致、CO变换反应与煤热解反应耦合条件下,焦油产率分别为N2、H2气氛中焦油产率的1.62倍和1.43倍。半焦和焦油的红外分析表明,CO变换反应生成的活性氢参与了芳烃的加成反应,使氢数量增多,提高了焦油产率。     

麦秸快速热解的试验研究

介绍了喷动流化床(喷动床)快速热解试验装置及方法,研究了主要影响因素———热解温度对麦秸热解气、液、固三种产品的产率和热解气成分的影响,采用色-质谱联用仪(GC-MS)分析了热解液成分。结果表明,热解温度为460~520℃时热解油产率最大,主要有醋酸、羟基乙醛、羟基丙酮、左旋葡聚糖、糠醛,油热值为17.0MJ.kg-1;热解气主要为CO2和CO,还含有少量H2、CH4和C2~C4的烯烃。     

热解温度和反应气氛对输送床煤快速热解的影响

在连续进料量为1.2 kg·h^-1的输送床反应器中考察了热解温度和反应气氛对不连沟次烟煤快速热解的影响。N₂气氛下,随着煤热解温度升高,焦油产率先增加后减小,600℃时达到最大值10.3%;对应的半焦产率下降,气体产率以及气油比增加。高温促进了煤挥发分的释放以及挥发分在气相中的二次反应,部分产物从固相和液相产品转化为气相产品,氢气、甲烷和乙烯等气体组分的产率明显增加。700℃下,H₂气氛能够抑制挥发分二次反应的发生,起到稳定自由基和加氢的作用,显著提高焦油产率和油品品质,同时有利于甲烷的生成。CO气氛在一定程度上同时提高了轻质和重质焦油产率。CO₂和水蒸气能够促进焦油的二次反应,特别是重质焦油的裂解,具有一定的提质作用,但会导致焦油产率下降。CH₄气氛促进了重质焦油组分的生成,使得热解焦油产率提高。     

低阶煤热解多联产与混合发电系统

中国煤资源中80%以上属于中高挥发分的低阶煤. 将煤炭进行热解分级,液体产物可转化为化学品和燃料油,气体产物可作为燃气或转化为天然气使用,固体半焦是洁净的固体燃料. 中国科学院过程工程研究所自1999年开始对煤热解分级高效利用技术的基础理论、工艺和设备放大等方面进行了系统研究,并在廊坊中试基地建立了煤处理量为10 t/d的煤热解燃烧中试平台. 采用该实验装置对多种低阶煤进行热解,结果表明,在燃用半焦的同时焦油产率为煤干重的6%?10%,热解煤气产率为煤干重的8%?12%. 介绍了过程所煤热解分级混合发电系统,并对该系统在燃煤发电厂的应用进行了技术经济分析.     

低变质煤与塑料微波共热解研究

进行了微波加热条件下陕北孙家岔低变质煤与塑料共热解的实验研究.结果表明:随着塑料添加比例的增大,兰炭产率逐渐降低,焦油产率明显提高.当塑料加入量为10%时,焦油产率可达到17%,同时煤气中H2,CO和CH4的含量显著增加,分别可达到44.21%,18.75%和21.97%.塑料的加入有利于提高焦油的回收率,优化热解煤气成分,对煤气的进一步综合利用具有重要意义.     

生物质热解气在高温煤焦层中裂解特性研究

在小型两段式固定床反应器中,对生物质热解气在高温煤焦层中的裂解反应特性进行了研究,重点考察了两段式热解中裂解温度、停留时间及煤焦特性对焦油裂解率、气体产率及成分的影响.结果表明,增加气体停留时间及裂解温度,都有利于促进生物质气中焦油裂解和气体产率提高.裂解温度对气体产率、组分及焦油裂解率影响更明显,高温促进H2和CO的生成,1000℃时H2和CO的含量达到94.51%.当生物质热解气在煤焦中停留时间达到1.41s后,气体中各组分变化趋于缓慢;不同热解条件所制得的煤焦对生物质气中焦油裂解效果不同,较低制焦温度和较短热解时间都有利于增加煤焦的反应活性,促进焦油分解为可燃气体.     

胜利褐煤快速热解特性

为考察热解温度对热解产物品质及挥发分残留的影响,在10 kg/h自制褐煤快速热解提质试验设备上,以胜利褐煤为试验原料,考察了400~900℃热解提质温度对热解产物产率、气体产物组成、半焦微观结构以及残余挥发分的影响。结果表明,随着热解温度的升高,半焦产率逐渐降低,气体产率升高,焦油的产率先升高后降低,700℃时焦油产率最大;热解气体中的CO_2随着热解温度的升高逐渐降低,H_2和CO含量随着热解温度的升高而增加;随着热解温度的升高,挥发分不断释放导致半焦含氧官能团以及高活性的小的缩合芳环减少;热解温度≥700℃,半焦残留的挥发分较低,固定碳较多,基本满足电石用焦的要求。     

N2气氛下温度和压力对煤热解的影响

研究煤热解的反应特性有助于提高煤热解的转化率和焦油收率并且能够改善焦油的品质。本文在固定床反应器上研究了N₂气氛中,不同压力和温度下的唐山烟煤热解反应,考察了温度和压力对热解失重率、热解气体组成及液相产物产率的影响规律。结果表明当热解压力由1MPa增加至3MPa时,唐山烟煤的失重率和焦油产率均先增加后降低,在2MPa时达到最大值。当温度低于600℃时,压力不影响CH₄、H₂和CO的收率,当温度超过600℃时,CH₄、H₂和CO的收率随热解压力的升高而降低。随着热解温度的升高,煤热解的失重率、水的产率以及CH₄、H₂的收率不断增大,焦油的收率和CO的收率先增大后降低,在2MPa下600℃时焦油的收率达最大值为9.23%。     

The effect of steam on pyrolysis and char reactions behavior during rice straw gasification

Steam gasification of biomass can generate hydrogen-rich, medium heating value gas. We investigated pyrolysis and char reaction behavior during biomass gasification in detail to clarify the effect of steam presence. Rice straw was gasified in a laboratory scale, batch-type gasification reactor. Time-series data for the yields and compositions of gas, tar and char were examined under inert and steam atmosphere at the temperature range of 873-1173 K. Obtained experimental results were categorized into those of pyrolysis stage and char reaction stage. At the pyrolysis stage, low H₂, CO and aromatic tar yields were observed under steam atmosphere while total tar yield increased by steam. This result can be interpreted as the dominant, but incomplete steam reforming reactions of primary tar under steam atmosphere. During the char reaction stage, only H₂ and CO₂ were detected, which were originated from carbonization of char and char gasification with steam (C + H₂O→CO + H₂). It implies the catalytic effect of char on the water-gas shift reaction. Acceleration of char carbonization by steam was implied by faster hydrogen loss from solid residue.     

钙基添加剂对煤慢速和快速热解行为的影响

在固定床反应器上对淮北煤(Hub)进行热解实验,测定了气体、焦油和焦炭的产率、主要气体的累积释放量以及苯、甲苯和二甲苯(BTX)产率,旨在考察2种常见钙基添加剂CaCO3和Ca(OH)2对煤慢速和快速热解的影响。在慢速热解情况下,无论CaCO3还是Ca(OH)2都使焦炭产率明显降低,气体产率上升,焦油产率有所下降,BTX产率增大,但Ca(OH)2的作用较强。在快速热解情况下,钙基添加剂使焦油产率略有下降,气体和焦炭产率略有增大,但增加不明显。由此表明,钙基添加剂在慢速热解时对焦油二次裂解及对煤焦分解的作用较大。     

黏结煤与不黏煤共热解特性研究

为了利用内构件反应器热解技术实现黏结性煤的高值化利用,采用TG-MS和固定床反应器研究了黏结的山西兴县煤(简称XX煤)与不黏的先锋褐煤(简称XF煤)共热解时的破黏和热解特性。TG-MS实验结果表明,XX煤与XF煤配制的混合煤比XX煤黏性小,且XF煤促进了XX煤热解,混合煤热解行为是两种煤共同作用的结果。固定床热解实验表明,煤粒径越小,降黏越显著;XX煤和XF煤的比例(XX:XF)越小,降黏越显著,XX:XF小于5:5时,可消除结焦团块;XX:XF越小,半焦产率越低,焦油和煤气产率越高;随XX:XF减小,焦油中<170℃和230~300℃的馏分含量先升后降,XX:XF=6:4~3:7时最高,170~210℃、210~230℃和300~360℃的馏分逐渐增加,>360℃的馏分含量不断降低;随XX:XF的减小,H2含量先升高后降低,在XX:XF=3:7时最高;CO含量呈略微升高趋势;CO2含量先逐步升高,在XX:XF=6:4达到最高,然后从XX:XF=5:5开始降低,在XX:XF=3:7达到最低,然后又开始升高;CH4及C2~C3组分含量呈下降趋势,而H2+CO+CH4 (煤气中有效组分之和)的含量先下降再升高接着再降低,在XX:XF=6:4时最低,XX:XF=3:7时最高。XX:XF越小,虽半焦的C/N和C/H不断减少,但C元素含量增幅和N, H元素含量减幅增大;比表面积越大,内孔结构越多越大,起燃温度越低,燃烧越彻底。