石英管定向强化流场模拟内构件反应器不同厚度煤热解特性

内构件固定床热解反应器通过强化传热和调节热解产物由高温区向低温区流动并优化热解产物二次反应与反应器内流场、温度场的匹配关系,提高了热解油气收率和品质。采用石英管定向强化流场模拟内构件固定床反应器,考察不同厚度煤层热解特性。试验结果表明,随着煤层厚度的增加,热解焦油收率降低,焦油中轻质组分含量(沸点低于360 ℃)明显升高。当温度为800 ℃,煤层厚度从100 mm增加到200 mm时,焦油产率从6.96%下降到4.50%,下降幅度达35.30%;焦油中轻焦油组分含量从62.50%上升至76.80%,增加幅度达22.90%;热解水和煤气产率分别由9.32%和9.60%增至10.70%和10.90%,半焦产率略微降低。其中汽油馏分从3.80%增加到20.30%,煤油馏分从18.50%增加到40.00%。     

伊宁长焰煤催化热解产物收率的研究

煤的催化热解对煤的有效利用具有重要意义,利用格金低温干馏炉研究四种催化剂CaO、MgO、K2CO3和Na2CO3在不同添加量条件下对新疆伊宁长焰煤热解产物收率的影响。结果表明:随着添加量的增加,碱土金属氧化物CaO和MgO均可以提高半焦收率、降低焦油收率,而碱金属碳酸盐K2CO3和Na2CO3均提高煤气收率、降低焦油和半焦收率,对总水收率影响不明显。     

新疆白石湖富镜质组高碱煤热解特性

利用固定床热解炉、格金干馏装置和热重分析仪研究了白石湖富镜质组高碱煤(BS1和BS2煤)的热解特性和产物产率;同时在碱金属钠形态表征的基础上,考察了不同前处理方法对热解产物和动力学参数的影响。结果表明,白石湖煤在600℃热解焦油产率最大,煤气产率随温度升高而增加;BS1和BS2煤固定床热解的焦油产率分别为13.98%和13.75%,远高于准东煤的1.61%。焦油具有低密度、高H/C原子比和柴油馏分特点,净煤气以H_2,CH_4和CO为主。BS1和BS2煤水溶钠(H2O-Na)占比分别为79.58%和85.38%;醋酸铵溶钠(AcNH_4-Na)占比10.32%和8.06%,但含量较低的Ac NH_4-Na对焦油抑制作用显著大于H2O-Na。经水、醋酸铵和盐酸溶液处理后,BS2煤热解活化能和指前因子呈现降低趋势,格金焦油产率从14.80%分别增加到15.45%,17.18%和16.92%。     

煤加氢热解高效转化及过程脱硫脱氮效应

系统考察了煤非催化加氢热解反应特性及过程脱硫脱氮效应，通过调整工艺条件，煤加氢热解的焦油收率视煤种不同可高达５０％￣７０％，占煤热解总转化率的７０％￣８０％，表现出很高的选择性，而不同煤种热解过程的氢利用效率对氢压的变化均存在一个峰值压力。煤热解的过程总脱硫率可高达７０％以上，煤中几乎所有硫铁矿硫被脱除殆尽，残留在热解半焦中的微量硫的形态分布主要表现为硫酸盐硫，热解半焦为洁净固体燃料，而热解焦油的     

煤催化热解研究现状

基于煤中低温催化热解可实现煤分质清洁转化,通过对煤催化热解中催化剂和工艺研究现状进行分析,发现不同催化剂对热解产物分布影响不同,可根据目标产物选择相应种类催化剂,过渡金属、分子筛可改善热解产物分布,提高焦油产率,金属氧化物催化剂可提高热解转化率,增加煤气产率。煤催化热解工艺中,两段热解、多段停留加氢热解、具备催化功能的固体热载体热解均可明显改善热解产物分布。     

固体热载体回转窑煤热解工艺模拟与分析

为解决廉价丰富的碎煤高效清洁转化问题,提出一种固体热载体回转窑煤热解工艺。该工艺采用回转窑作为热解反应器,实现热载体与煤均匀混合;采用大粒度半焦作为热载体,通过机械提升循环,减小了半焦热载体的破碎,降低了粉尘控制难度。基于小试实验数据,利用Aspen Plus建立了工艺流程模型,模拟结果表明,提高干燥温度和热载体温度,可有效减少热载体循环量和废水生成量;在干燥温度200 ℃、热解温度600 ℃和热载体温度800 ℃条件下,热载体与干燥煤混合质量比为3.3∶1,焦油干基收率为7.2%,煤气干基收率为10%,系统能效达到85%以上。     

温度对内旋式移动床热解产物的影响规律研究

低阶煤热解产物的产率和性质与反应器类型及热解温度等工艺条件密切相关,直接影响下游产业链的开发与延伸,一直是煤热解工艺开发过程中关注的重点。为获得满足产物后续规模化利用要求的最优热解工艺条件,采用1 kg/h内旋式移动床连续热解试验炉,以神木煤为原料,研究热解温度对半焦燃烧性、可磨性、稳定性以及焦油产率和组分分布的影响规律。结果表明:内旋式移动床热解炉控制热解温度500～800℃,热解时间150 min时,半焦产率为68.53%～78.62%,焦油产率先升高后降低,在650℃时最高,为7.52%;连续试验中半焦挥发分波动在1个百分点以内,气流着火温度为562.1～730.5℃,着火性能处于易燃和中等可燃范围,哈氏可磨性指数随着热解温度先升高后降低;热解温度控制为600～700℃,获得较高焦油产率的同时,半焦质量可满足电站锅炉和高炉喷吹规模利用的要求;通过反应器温度场控制可以实现焦油组分的调控,反应器底部温度650℃,中上部温度450～550℃时,焦油中重质组分含量(360℃馏分)最低为25.68%,有利于后续蒸馏、加氢等处理;反应器中上部温度高于550℃时,挥发物二次反应加剧,导致轻质组分含量降低。     

两种加热方式下玉米芯-褐煤共热解产物的特性

采用微波和低温固定床2种加热方式，对不同配比下的玉米芯-褐煤混合物的共热解产物特性进行了研究。结果表明，当玉米芯配入量为30%时，2种加热方式下的焦油产率均达到最大值，其中微波加热下的焦油产率最大为16.31%，比低温加热(11.70%)提高了39.40%。对热解焦油进行GC-MS检测，发现添加30%玉米芯后，微波加热下的脂肪族和酚类含量分别比低温加热提高了8.41%和16.12%，杂原子含量降低了34.51%，实现了微波加热下焦油更大程度的高品质化。对热解半焦进行SEM分析，发现微波加热下的共热解半焦表面较低温加热下变得更粗糙，裂纹更丰富。     

煤热解产物中硫的分布

煤热解后产生热解煤气,半焦及焦油,同时,煤中的硫变成各种硫的化合物分布在这几种热解产物中。本文研究了煤在循环流化床反应器内自热式热解时工艺参数对全硫分布的影响并在９２０℃下进行了试验,考察了波兰的一种非炼焦硬煤和一种褐煤热解产物中的硫分布情况。结果表明：影响煤热解产物中全硫分布的因素主要有原料煤与空气之比以及热解过程中添加的水蒸气或固硫剂。     

固体热载体快速热解粉煤提油中试研究

在设计处理能力为10 t/h的固体热载体快速热解粉煤提油半工业试验装置上,以神木烟煤为试验用煤,考察装置的运行特性、热解特性和产物分布等。结果表明：热解煤气中H2 和CH4 含量较高,低位热值可达到11~15 MJ/m 3 。对焦油的馏程分析表明：水上油中低于350 ℃的馏分质量分数达到47.00%,获得的半焦挥发分质量分数低,固定碳质量分数高。     

流化床粉煤快速热解煤焦油的组分分析

对流化床粉煤快速热解工艺产生的煤焦油和陕北兰炭生产的煤焦油进行了组分分析和对比。结果表明,流化床粉煤快速热解焦油化合物种类主要包括脂肪族烃类、多烷基单环或多环芳烃类、酚类化合物和含氮、氧、硫等杂原子化合物。快速热解焦油不论轻油还是重油,芳香烃化合物含量较陕北兰炭焦油高,脂肪烃化合物、酚类化合物较陕北兰炭焦油低,这些差异与热解工艺及采用的煤种有较大的关系。流化床粉煤快速热解工艺产生的煤焦油是一种优质的加氢原料油。     

钴系催化剂对神府煤热解油收率及品质的影响

以钴盐为催化剂,对神府煤进行催化热解研究。考察了钴离子的添加量、热解温度以及热解方式等条件对热解煤焦油总收率及其轻重组分含量的影响。研究表明,钴系催化剂能提高热解焦油的收率,并对焦油轻重组分含量也有很大的影响;温度和热解方式对其也有很大影响。在实验条件下,当钴离子的添加量从0增加到9%时,焦油总收率由2.56%增加到5.86%,焦油中轻组分含量由41%增加到63.33%。半焦催化热解、负载钴离子的半焦催化热解时焦油总收率降低,但其轻组分含量有所增加。     

热解气氛对煤催化热解焦油品质的影响

为考察不同热解气氛对煤热解产物分布及焦油品质的影响,在固定床反应器内,以粒径范围为0.2～0.5 mm的和什托洛盖煤为研究对象,依次考察了热解温度、热解气氛和模拟热解气（SPG,N2+H2+CH4+CO+CO2）经过不同填装催化剂后对煤热解产物分布及焦油组成的影响。实验结果表明：N2气氛下,煤在550～750 ℃范围内进行热解时,在600 ℃热解时的焦油产率最大,为15.0%,是格金理论焦油产率的83.3%;在考察各热解气组分及模拟热解气对煤热解特性的影响时,发现以模拟热解气为热解气氛时,焦油中轻质焦油质量分数（沸程＜360 ℃）为63.2%,比在N2气氛下提高6.6%;当煤在通过各种催化剂层后的模拟热解气氛中热解时,获得的焦油产率均下降,但焦油中轻质焦油质量分数显著提高。其中,当模拟热解气通过Ni,Mo质量比为1∶1的4%Ni-4%Mo/HZSM-5催化剂时,煤热解焦油中轻质焦油质量分数为68.6%,这比无催化剂条件下煤在模拟热解气氛以及N2气氛中获得的轻质焦油质量分数分别提高8.5%和15.6%。     

CO2气氛中低变质煤微波热解研究

煤-循环煤气微波共热解是煤清洁高效转化利用的一种新技术。为深入剖析其作用机理,主要研究了二氧化碳气氛中低变质煤的微波热解过程,系统考察了微波功率、热解时间、气体流量和煤样粒度等因素对热解产品收率、组成及煤气成分的影响。结果表明：CO2加剧了低变质煤的微波裂解程度,使原煤中挥发分析出较多,有机质分解加快,兰炭中矿物质有效富集。在微波功率960 W、热解时间40 min、CO2流量0.56 L/min、低变质煤样粒度5～10 mm的优化工艺条件下热解,兰炭收率最高可达60.8%,液体产品（煤焦油和热解水）收率最高可达21.8%,煤气中有价成分（CO+CH4+H2）体积分数达54.03%。所得兰炭中固定碳含量达84.89%,满足FC-4级兰炭标准;挥发分含量为4.86%,满足V-1级兰炭标准。所得煤焦油中烷烃类化合物含量高达35.5%。     

神木煤回转炉热解实验研究

采用回转炉热解工艺加工神木煤可得到高产率的焦油、优质的半焦和ＣＯ含量低热值高的煤气，综合加工利用效果好。     

煤低温热解与直接液化联产系统研究

煤低温热解和直接液化之间具有很多耦合要素,提出将两者集成联产系统,用煤气制氢替代煤气化制氢来降低成本、用煤焦油作补充溶剂油实现提质加工、将液化残渣与煤共热解提取高附加值油品,实现各副产物综合利用,达到系统价值最大化。基础实验研究表明,神东长焰煤与液化残渣（煤渣质量比为95∶5）共热解焦油干基产率约为8.0%,煤气有效成分大于85%;为使共热解过程不结块,液化残渣掺入量应小于30%。模拟计算表明,百万吨级煤直接液化与千万吨级煤低温热解联产,可以省却煤气化制氢及空分装置,系统能量转化效率达到75%以上,协同效应显著。     

富锗褐煤干馏过程中锗的配分行为研究

为了研究不同干馏条件下富锗褐煤干馏产物分布及锗在各产物中的配分, 采用逐级化学提取法和SEM-EDX首先测定了褐煤中锗的赋存形态, 又采用钢甑反应器进行了不同热解终温(450~850℃)和保温时间(30 min和300 min)下的褐煤干馏试验。结果表明: 褐煤中锗主要以腐殖质结合态存在(占比93.64%)。影响锗挥发的主要因素是干馏温度, 高温(> 650℃)下锗挥发率受保温时间影响较小。绝大部分(>95%)锗迁移到煤气中, 焦油和热解水中锗回收率极低, 褐煤中的锗可进一步从煤气中分离获取。从锗挥发率并兼顾焦油产率的角度考虑, 较好的干馏条件为终温650℃、保温30 min, 此时锗挥发率为98.29%, 焦油产率为5.13%。另外, 还采用TG-MS研究了干馏煤气主要组分的释放行为, 初步探讨了煤气还原性组分与锗挥发率的关系。结果表明: 干馏煤气的还原性组分(CO、H₂和H₂S)体积浓度与锗挥发率存在明显的正相关性, 煤气还原性越强, 锗挥发率越高, 但高温(850℃)下可能发生过还原反应, 造成锗挥发率的降低。      

甲醇蒸气预处理对煤热解产物分布的影响

对煤进行预处理是提高煤热解焦油产率的途径之一。研究了采用甲醇蒸气对红柳林烟煤进行预处理,再进行热解,以提高热解焦油产率的可能性。探讨了预处理气氛、温度、甲醇蒸气流量和时间对红柳林烟煤热解产物分布的影响规律。     

小龙潭褐煤的热解特性研究

采用热重分析法,详细探究了小龙潭褐煤在不同条件下的热解特性,考察了热解温度、热解气氛和升温速率对褐煤热解过程的影响。实验结果表明:随热解温度的升高,热解产生的气体和焦油等挥发性组分产量不断增加,相应的半焦收率不断减小;当热解温度低于700℃时,褐煤在N_2和CO_2气氛下的热解特征一致,高于700℃时CO_2气氛下的失重速率明显加剧,焦收率明显偏低,主要由于碳与CO_2发生了气化反应;相比热解温度和热解气氛,升温速率对褐煤热解特征的影响较为有限。     

大柳塔煤及显微组分在不同气氛下的热解行为

煤热解与甲烷二氧化碳重整耦合(CP-CRM)过程是提高焦油产率的重要方法之一。煤的显微组分组成是影响煤热解反应过程的因素之一,N2气氛下的显微组分热解过程已有较为深入的研究,但显微组分在CP-CRM过程中的热解行为规律尚待研究。通过固定床实验探讨不同反应温度和气氛对显微组分热解产物分布规律的影响,对比研究了甲烷二氧化碳重整(CRM)与N2气氛下大柳塔原煤及显微组分热解特性的差异。通过模拟蒸馏、核磁共振和GC-MS等表征方法对焦油进行分析,认识显微组分结构对热解焦油组成的影响。结果表明,在N2气氛下,镜质组和惰质组展现出不同的反应特性,镜质组热解焦油产率明显高于惰质组,主要归结于显微组分结构的差异导致的反应性不同。CRM气氛能显著提高热解焦油的产率,尤其对惰质组的作用效果最明显,使惰质组的焦油产率相比N2气氛提高16%,主要归结于CRM过程产生的自由基参与煤热解反应。焦油组成分析表明,在N2气氛下得到的热解焦油中,镜质组具有较高比例的脂肪类物质,惰质组具有较高比例的芳香类物质;CRM气氛下焦油中单环芳香烃的比例提高,轻质组分中蒽油的相对含量提高最为显著,同时CRM气氛下惰质组产生的焦油中三环、四环芳香烃的比例明显下降。