煤固体热载体流化干馏实验研究

在实验室小型煤—固体热载体流化干馏装置上,以半焦为热载体,氮气为流化载气,对神木煤做了热解特性评价实验,考察了反应温度、反应时间及热载体/煤质量比对热解产物产率的影响;结果表明,神木煤流化干馏最佳操作条件为:反应温度550℃,反应时间6 min,热载体/煤质量比为2∶1;在最佳操作条件下,油收率为12.51%,比铝甑含油率高35%。     

煤与油页岩热预处理特性及对热解的影响

对比研究了神木煤和桦甸油页岩在150~400℃热预处理时的孔隙变化和挥发分析出规律以及热预处理对后续慢速升温热解反应产物的影响。结果表明,热预处理显著增加了油页岩的孔隙结构,其比表面积提高4倍、孔体积提高5倍以上,而神木煤的孔隙结构则减少了,特别是孔径大于1 nm的孔体积减少了近60%、比表面积减少了近80%,而其1 nm以下的孔则相对稳定,孔体积和比表面积分别只减少了10%左右。低于400℃时热预处理过程中除脱去吸附水外,其他挥发分也有一定析出,并以CO_2为主,另有少量CO,但挥发分总失重量不超过5%。固定床慢速升温热解研究表明,经热预处理后,油页岩的油产率最高提高了22.7%,而水和气的产率则相应降低,气体中CH_4增加而H_2降低。热预处理对煤的热解油产率影响不明显,但热解水产率降低而热解气产率增加且其中CH_4增多而H_2降少。     

煤与油页岩热预处理特性及对热解的影响

对比研究了神木煤和桦甸油页岩在150~400℃热预处理时的孔隙变化和挥发分析出规律以及热预处理对后续慢速升温热解反应产物的影响。结果表明,热预处理显著增加了油页岩的孔隙结构,其比表面积提高4倍、孔体积提高5倍以上,而神木煤的孔隙结构则减少了,特别是孔径大于1 nm的孔体积减少了近60%、比表面积减少了近80%,而其1 nm以下的孔则相对稳定,孔体积和比表面积分别只减少了10%左右。低于400℃时热预处理过程中除脱去吸附水外,其他挥发分也有一定析出,并以CO₂为主,另有少量CO,但挥发分总失重量不超过5%。固定床慢速升温热解研究表明,经热预处理后,油页岩的油产率最高提高了22.7%,而水和气的产率则相应降低,气体中CH₄增加而H₂降低。热预处理对煤的热解油产率影响不明显,但热解水产率降低而热解气产率增加且其中CH₄增多而H₂降少。     

停留时间对低阶煤快速热解产物分布、组成及结构的影响

利用自由落下床反应器,研究了快速热解过程中颗粒停留时间对神木烟煤和内蒙古褐煤热解过程的影响,并进一步延长快速热解新生半焦停留时间考察了半焦的二次热解过程。结果表明,快速热解过程中颗粒停留时间的增加促进了挥发分的析出,神木烟煤热解焦油产率持续增加,内蒙古褐煤热解焦油产率先增加后降低。停留时间对焦油品质有明显影响,随时间的增加,两种煤快速热解轻质油中苯类和苯酚类单环化合物含量均先增加后降低,进一步延长停留时间,多环芳烃化合物含量显著增加。快速热解半焦的二次热解主要促进了气体的生成,焦油产率和组成无明显变化,挥发分的进一步析出促进了半焦微孔的发展,神木烟煤和内蒙古褐煤半焦比表面积均显著增加。这表明,在以高品质焦油为目标产品时,采用较低的反应温度、较适宜的煤粒停留时间的快速热解工艺条件是可取的。     

微负压系统中不同粒径煤粉热解半焦特性研究

为了研究煤粉粒径对煤快速热解半焦特性的影响,对微负压系统中煤快速热解产生半焦的收率、灰分、挥发分含量和结构等特性进行了分析.结果表明,随着粒径增加,煤粉热解的活化能逐渐增加,低温区大粒径煤粉热解挥发分逸出量高于小粒径煤粉逸出量.热解半焦收率随着煤粉粒径减小逐渐增加,挥发分中焦油收率却随着煤粉粒径的减小而增加.小粒径煤热解生成的半焦结晶程度较低,边缘碳原子和其他缺陷较多,半焦炭层结构较不致密.极小颗粒中矿物质含量较高导致煤粉粒径越小,所得半焦的灰分含量越高,大粒径煤粉由于在低温区间失重速率快,挥发分逸出量大而导致半焦中残余的挥发分含量较低.     

煤半焦和沙柳炭混合物恒温共热解作用的研究

采用先混合原沙柳和煤粉再制焦的次序,利用热重分析法研究了4种煤半焦和沙柳炭混合物的恒温共热解作用。从胜利煤的变温热解中,选定恒温共热解的温度400、500和600℃来研究温度对沙柳炭和胜利煤半焦混合物共热解作用的影响,结果显示400和600℃表现为协同作用,500℃表现为抑制作用,通过分析选择600℃作为恒温共热解温度。在600℃时,研究了沙柳炭与不同种类煤半焦在不同掺混比例下的恒温共热解,显示沙柳炭对挥发逸出能力较强或较低的煤半焦(霍林河煤和准格尔煤)均表现为抑制作用,对挥发分逸出能力中等的煤半焦(胜利煤和宝日希勒褐煤)表现为协同作用;受煤种的影响,掺混比例对共热解的作用效果大小无固定的排序。     

煤半焦和沙柳炭混合物恒温共热解作用的研究北大核心

采用先混合原沙柳和煤粉再制焦的次序,利用热重分析法研究了4种煤半焦和沙柳炭混合物的恒温共热解作用。从胜利煤的变温热解中,选定恒温共热解的温度400、500和600℃来研究温度对沙柳炭和胜利煤半焦混合物共热解作用的影响,结果显示400和600℃表现为协同作用,500℃表现为抑制作用,通过分析选择600℃作为恒温共热解温度。在600℃时,研究了沙柳炭与不同种类煤半焦在不同掺混比例下的恒温共热解,显示沙柳炭对挥发逸出能力较强或较低的煤半焦(霍林河煤和准格尔煤)均表现为抑制作用,对挥发分逸出能力中等的煤半焦(胜利煤和宝日希勒褐煤)表现为协同作用;受煤种的影响,掺混比例对共热解的作用效果大小无固定的排序。     

煤加压富氢热解及半焦气化特性研究

为研究加压固定床气化过程中热解区和气化区的反应,模拟固定床富氢气氛热解与半焦气化过程,利用加压富氢热解装置考察了压力、加热终温以及富氢比例对煤热解的影响,分析了各因素对热解影响的机理,以富氢气氛热解半焦为原料,通过加压热重分析仪进行试验研究,研究不同温度和不同热解半焦原料的条件下碳转化率与CO_2反应速率随时间的变化规律,分析富氢比例对气化反应活性的影响。结果表明:常压富氢气氛热解试验中,随着富氢比例的升高,提供大量H,H浓度增大,煤在热解过程中自由基会不断与H结合生成稳定组分,其中包括大量小分子的挥发物以及部分焦油析出,使半焦中挥发分降低0.69%,半焦收率降低4.8%;加压条件下半焦收率较高,半焦收率随压力的增大变化幅度不大,且没有明显规律,挥发分总体逐渐降低,但变化较小;随着终温的升高,挥发分析出量逐渐升高,伴随着挥发分析出,富氢氛围中的H将与自由基结合生成小分子结构而逸出,半焦收率与挥发分均逐渐降低;增加富氢比例能提高半焦的成熟程度,富氢比例由0增加到35%,H浓度增大,煤中小分子可迅速加氢生成挥发物,同时大分子也会加氢变为稳定结构,半焦挥发分降低了1.46%,半焦收率降低了2.50%;富氢热解能明显促进CO和CH_4的生成,在35%H_2时产量分别达到91.2和63.8 mL/g。由气化特性试验可知:提高气化反应温度,有助于提高富氢半焦与CO_2的气化反应性;富氢气氛与惰性气氛下热解半焦的气化反应活性相近,表明加氢热解能够提高焦油产率与焦油品质,同时对半焦的气化活性影响不大。     

气体热载体法煤热解动力学研究

采用热重分析和气体热载体实验考察了准东煤和神木煤的热解动力学特性,并根据热解动力学模型确定动力学参数。随热解温度的升高,反应停留时间对半焦收率及半焦挥发分的影响逐渐减小;煤热解活化能与反应停留时间、煤粒径大小均相关。研究结果对于煤热解工艺工业化具有参考意义。     

油页岩热解技术研究进展

针对油页岩热解反应过程复杂,产油率低的问题,进行了油页岩的热解机理和反应过程介绍,探讨了材料特性、炉型种类、催化剂类型、热解温度、加热速率和停留时间对热解转化率的影响及其变化规律。研究发现材料特性影响页岩油产率和品质,粒径尺寸适宜范围在1. 2³ mm;固体干馏炉比气体干馏炉好,其油页岩利用率和油收率最高可达100%;催化剂由于其独特的性质和结构特点能够加速油页岩的热解,增大油页岩热解转化率,提高页岩油产率;此外,热解温度在5203 mm;固体干馏炉比气体干馏炉好,其油页岩利用率和油收率最高可达100%;催化剂由于其独特的性质和结构特点能够加速油页岩的热解,增大油页岩热解转化率,提高页岩油产率;此外,热解温度在520⁵50℃、加热速率在12550℃、加热速率在12¹5℃/min和停留时间在2015℃/min和停留时间在20⁴0 min范围内能够提高页岩油产率,改善页岩油的品质。指出了油页岩热解技术发展趋势,以期为我国非常规、战略接替能源的开发利用提供一定的参考。     

生物质和煤共热解特性及催化剂对热解的影响

为研究生物质和煤程序升温共热解特性及相互作用,利用热天平和管式炉反应器对白松木屑和五彩湾烟煤的共热解特性及催化剂对生物质和煤共热解的影响进行了研究,并考察了共热解半焦的孔结构特性。结果表明：不同比例的生物质和煤在共热解过程中,两者基本保持了各自的热解特性,由于生物质和煤的主要热解阶段温度相差较大,共热解过程中没有发生明显的协同作用。生物质和煤共热解半焦产率实验值大于计算值,当生物质质量分数从75%减少至25%时,半焦产率实验值与计算值之间的差值从0.81个百分点增加到1.07个百分点。橄榄石和载镍橄榄石（NiO/olivine）的添加促进了共热解反应发生的深度。载镍橄榄石催化剂添加（原料和催化剂质量比1：1）的条件下,共热解碳转化率提高了0.5%~5.1%,随着混合物中生物质比例的增加,催化剂的催化效果更加明显。     

Formation mechanism of solid product produced from co-pyrolysis of Pingdingshan lean coal with organic matter in Huadian oil shale

A mixture of Pingdingshan lean coal and acid-treated Huadian oil shale was co-pyrolyzed in a drop-tube fixed-bed reactor in the temperature range of 300℃–450℃.To reveal the formation mechanism of the solid co-pyrolysis product,changes in some physicochemical properties were investigated,using analysis by X-ray diffraction,X-ray photoelectron spectroscopy,scanning electron microscopy,pore analysis,thermogravimetry,and electron spin resonance.X-ray diffraction showed that the lattice plane spacing for the co-pyrolyzed mixture decreased from 0.357 nm to 0.346 nm and the average stacking height increased from 1.509 nm to 1.980 nm in the temperature range of 300°C–450°C,suggesting that pyrolysis treatment increased its degree of metamorphism.The amount of oxygen-containing functional groups and pore volume decreased with increasing temperature.Thermogravimetry and electron spin resonance results showed that synergistic effects occurred during the co-pyrolysis process.A formation mechanism for the solid product was proposed.Hydrogen-rich radicals generated from the pyrolysis of the oil shale were trapped by hydrogen-poor macromolecular radicals of the intermediate metaplast produced from coal pyrolysis,thereby increasing the yield of solid product.     

半焦基催化剂裂解煤热解产物提高油气品质

利用上段热解下段催化的两段固定床反应器,针对府谷煤研究了半焦和半焦负载Co催化剂对煤热解产物的催化裂解效果。结果表明,半焦和半焦负载钴对热解产物催化裂解后,热解气收率增加,焦油收率降低,但焦油中沸点低于360℃的轻质组分含量提高,轻质焦油收率基本保持不变或略有增加。与煤在600℃直接热解相比,在热解和催化温度均为600℃,采用煤样质量20%的半焦为催化剂时焦油中轻质组分质量含量提高了约25%,轻质组分收率基本不变,热解气体积收率增加了31.2%;在热解温度600℃,催化温度500℃时,采用煤样质量5%的半焦负载钴催化剂,焦油中轻质组分质量收率和含量分别提高了约8.8%和28.8%,热解气体积收率增加了21.5%。煤热解产物的二次催化裂解的总体效果是将焦油中重质组分转化为轻质焦油和热解气。     

褐煤与大豆荚共热解的产物特性分析

利用自制的低温热解装置研究褐煤与大豆荚共热解的产物特性,考察大豆荚掺混比和催化剂Fe₂O₃对热解产物特性的影响。通过FT-IR、GC-MS、SEM-EDX和UV-vis分析共热解产物的性质,并将半焦用于亚甲基蓝吸附实验。研究结果表明：掺混比30%时,共热解焦油的产率达到最大值11.98%,比煤焦油产率增加44.86%,与计算值的正偏差最大（0.8%）,同时,大豆荚的添加有促进焦油生成的协同作用。大豆荚的添加有利于共热解焦油中含氧杂环的断裂,使共热解焦油中直链烷烃增多,芳香族化合物减少,使重质组分转化为轻质组分,从而提高焦油品质;同时,大豆荚的添加使共热解半焦的含氧基团增加,微观形貌变粗糙。而Fe₂O₃的加入使共热解焦油中酚、醇类物质增加;加Fe₂O₃共热解半焦的褶皱更加明显。共热解半焦对亚甲基蓝的吸附率为33.62%,比煤半焦的吸附率提高8.84%,加Fe₂O₃共热解半焦的吸附率为55.57%,比共热解半焦提高65.29%。     

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.     

Co-pyrolysis of bituminous coal and biomass in a pressured fluidized bed

An experimental study on co-pyrolysis of bituminous coal and biomass was performed in a pressured fluidized bed reactor. The blend ratio of biomass in the mixture was varied between 0 and 100 wt%, and the temperature was over a range of 550–650 °C under 1.0 MPa pressure with different atmospheres. On the basis of the individual pyrolysis behavior of bituminous coal and biomass, the influences of the biomass blending ratio, temperature, pressure and atmosphere on the product distribution were investigated. The results indicated that there existed a synergetic effect in the co-pyrolysis of bituminous coal and biomass in this pressured fluidized bed reactor, especially when the condition of bituminous coal and biomass blend ratio of 70:30(w/w), 600 °C, and 0.3 MPa was applied. The addition of biomass influenced the tar and char yields and gas and tar composition during co-pyrolysis. The tar yields were higher than the calculated values from individual pyrolysis of each fuel, and consequently the char yields were lower.The experimental results showed that the composition of the gaseous products was not in accordance with those of their individual fuel. The improvement of composition in tar also indicated synergistic effect in the co-pyrolysis.     

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。     

Co-pyrolysis of soybean soapstock with iron slag/aluminum scrap,and characterization and analysis of their products

Soybean soapstock(SS) is one of the main solid wastes produced in the refinery of edible oil processing. In this study, the co-pyrolysis of SS with iron slag(IS) and aluminum scrap(AS) was carried out in a tubular furnace. The gas, liquid and solid products were characterized and the char yield decreased with increasing IS/AS ratio. IS and AS can improve the gas yield, and when the ratio of SS/IS was 1:0.25, the total pyrolysis gas and hydrogen contents were significantly increased. The content ...