溶胀煤制备及煤加氢液化性能的研究

在自然和微波条件下,对五彩湾煤进行溶胀处理,进行煤质、电镜、热解、煤的结构-化学指数分类、加氢液化产率和液化残渣热解的分析。实验结果表明:五彩湾煤自然溶胀煤样和微波溶胀煤样的层状和裂纹显著增加,失重量明显增大。煤加氢液化测试结果表明,在氢初压6.0 MPa、溶煤比1.75:1、反应温度450℃和反应时间60 min条件下,气产率由原煤的9.7%,降低到两种溶胀煤均在3.4%左右;油产率由原煤的55.2%,提高到自然溶胀煤的70.1%和微波溶胀煤的74.0%;转化率由原煤的76.8%,增加到自然溶胀煤的82.1%和微波溶胀煤的84.8%。可见,经过溶胀处理,煤加氢液化效果显著。     

贫瘦煤Na_2CO_3溶液催化热解特性研究

为探索贫瘦煤地下催化气化的可行性,以质量分数为8%的Na_2CO_3溶液为催化剂,制备尺寸为1 cm正方体的陕西王村斜井煤矿贫瘦煤进行催化热解实验,并与原煤热解特性进行对比,对气体产物进行测试以及对失重率进行对比分析。结果表明:原煤热解过程中,当热解温度较高时,煤样在CO_2气氛下的最终热解失重率要比在N_2气氛下的最终热解失重率提高3%(质量分数,下同)～5%;与原煤热解相比,负载催化剂后的煤样进行热解时,负载不同质量的催化剂,最终失重率可增加1%～5%,反应活化能降低22%～76%,且随着负载催化剂添加量的增加热解反应的最终失重率也增加;产生的气体组分中氢气和一氧化碳的体积分数有明显的增加,且氢气产生的温度也有所延后;质量分数为8%的Na_2CO_3催化剂对煤样的热解反应有较为明显的催化效果,且催化效果随着负载催化剂质量的增加而有所提高。     

基于热分析法的神府粉煤低温热解影响因素研究

利用TG-DTG热分析仪对神府粉煤热解特性进行实验研究,考察升温速率、煤样粒径和载气流速对神府粉煤热解过程的影响,并通过正交实验确定最大失重速率的最佳条件.热重实验结果表明:升温速率、煤样粒径和载气流速对热解失重均有影响.升温速率和载气流速增大,热解失重量减少.粒径对热解失重率的影响呈抛物线分布,最大热解失重量存在最佳粒径,本实验所研究的粒径小于0.84mm的神府煤,热解过程中最佳粒径为0.25mm~0.42mm.正交实验结果表明:升温速率是影响煤热解过程的主要因素,其次是粒径,载气流速对热解影响最小;当神府煤的煤样粒径为0.25mm~0.42mm、升温速率为30℃/min、载气流速为120mL/min时,热解失重速率最大,为4.95%/min.     

煤样不同密度组分中致渣矿物特性的CCSEM研究

将一种典型的易结渣烟煤分为低(1.3 g·cm-3)、中(1.3~1.6 g·cm-3)、高(1.6 g·cm-3)3个密度煤样。利用先进计算机控制扫描电镜(CCSEM)技术对原煤及分密度煤样中的致渣矿物进行了深入研究。结果表明,Na与K在煤中无机矿主要以硅铝酸盐的形式存在;粒径大于22μm的外在(独立于炭基质)黄铁矿、磁黄铁矿主要分布在高密度煤中;未识别矿物(复杂硅铝酸盐)在高密度煤矿物中所占的比例最小,但其中Fe含量为20%~90%的颗粒所占比例最高;不同密度煤样中,内在(与炭基质结合)矿的硅铝比和碱酸比不同,低密度煤中内在矿的碱酸比最大,结渣倾向最严重,而中密度煤内在矿的碱酸比和硅铝比均小于原煤。     

介绍一个能源化学工程专业学生专业实验—溶胀对新疆淖毛湖煤结构及热解性能的影响

文章分析了新疆淖毛湖煤样溶胀前后的化学结构和热失重特征,计算了热解活化能,并在固定床中研究了煤样的热解性能,借助Origin软件绘制出合格的图形。该实验基于《煤化学》课程内容,涉及从煤样溶胀制备到其热解性能分析的系统性工作,适合作为一个专业性实验进行开展。     

煤样不同密度组分中致渣矿物特性的CCSEM研究

将一种典型的易结渣烟煤分为低（<1.3 g·cm^-3）、中（1.3～1.6 g·cm^-3）、高（>1.6 g·cm^-3）3个密度煤样。利用先进计算机控制扫描电镜（CCSEM）技术对原煤及分密度煤样中的致渣矿物进行了深入研究。结果表明,Na与K在煤中无机矿主要以硅铝酸盐的形式存在;粒径大于22 mm的外在（独立于炭基质）黄铁矿、磁黄铁矿主要分布在高密度煤中;未识别矿物（复杂硅铝酸盐）在高密度煤矿物中所占的比例最小,但其中Fe含量为20%～90%的颗粒所占比例最高;不同密度煤样中,内在（与炭基质结合）矿的硅铝比和碱酸比不同,低密度煤中内在矿的碱酸比最大,结渣倾向最严重,而中密度煤内在矿的碱酸比和硅铝比均小于原煤。     

低温煤热解焦油产率和品质影响因素研究

煤焦油是低温煤热解技术的主要产物,是重要的化工原料,其产率和品质是评价煤热解工艺的重要指标。从原煤性质(煤种和煤粒径)、热解反应器结构形式及热解工艺条件(原煤预处理、热解温度、压力、升温速率、停留时间、热解气氛及催化剂)等方面综合分析了煤热解焦油产率和品质的影响因素,认为通过优选煤种和热解反应器,对煤样进行适当预处理,选择合适的工艺操作条件和引入加氢催化热解等有助于提高焦油产率和品质。     

低变质粉煤热解过程研究

在管式电炉上研究了碱房沟、王家沟、孙家岔煤热解过程中温度变化对其热解产物收率和性能的影响。研究结果表明,管式炉电加热25 min温度达到500℃左右,热解气体大量析出,且随温度的升高,煤样失重率、煤气收率呈递增趋势,焦油收率基本不变;加热终温为800℃时,除CO外三种煤热解气体成分变化趋势基本一致,这和煤样的组织结构有关。     

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.     

五彩湾煤微波脱钠提质研究

为探究微波处理对五彩湾煤脱钠提质的影响,使用微波炉及电加热炉对五彩湾煤进行水洗脱钠后并对水洗后五彩湾煤进行微波和传统鼓风干燥试验,使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪对原煤及水洗煤样进行Na含量分析。研究结果表明,五彩湾煤中钠元素主要以水溶性钠形式存在。煤样经200℃微波加热水洗及传统热风干燥后脱钠率可达到51.6%,相同条件下微波水洗脱钠率高于传统电加热水洗脱钠率。传统电加热水洗后煤样微波干燥的条件下,总脱钠率随微波功率增加而增加,200℃微波干燥条件下最佳停留时间为10 min。相同条件下微波干燥脱钠率较传统热风干燥脱钠率高。     

基于正交实验对宁东煤热解条件的研究

采用正交实验设计方法和热分析法,用热分析仪研究了宁东三种煤样在不同升温速率和加热终温条件下的热解失重情况,综合评定了宁东煤热解过程中的失重率。通过方差分析表明:加热终温和煤种是影响煤热解时失重率的主要因素,加热速率对失重率影响不明显。实验结果对于进一步研究煤热解过程中产物的产率、产物分布及高附加值化学产品的获得具有指导作用。     

升温速率对鄂尔多斯煤裂解行为影响

对鄂尔多斯原煤和酸洗改性煤进行热分析,原煤热裂解主要经过三阶段,且在450~480℃阶段达到失重速率峰值。随着升温速率的提高,失重量也随之增加,且在快速热裂解阶段,失重速率也随之增加,经酸洗改性理后的煤样失重量大于改性前的煤样。     

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。     

微波溶胀对五彩湾煤直接液化影响的研究

采用NMP/CS(2体积比1︰1)混合溶剂,在微波辐射下对五彩湾煤进行溶胀处理,并将原煤和微波溶胀煤样进行对比表征和加氢液化实验,考察了液化反应温度、反应气氛、溶胀剂对液化效果的影响。结果表明:微波溶胀后,煤样孔隙结构显著增加,结构发生变化。在液化条件是温度450℃、氢初压6.0 MPa、溶煤比1.75︰1和反应时间60 min,油产率和转化率分别是原煤55.02%和76.76%,微波溶胀煤74.03%和84.78%。     

煤岩显微组分分离富集物热化学反应特性

依据煤中不同类型有机质性质差异对其进行分离，进而分质利用是实现煤炭清洁高效利用的有效手段。论文利用重选法将一种低变质烟煤分质得到镜质组较原煤48.25%增加至76.02%的富镜样，惰质组较原煤43.96%增加至63.98%的富惰样，以及矿物质含量高于61.99%的富矿样。利用热重-质谱分析仪，考察了分离富集物的热解反应特性及气体逸出规律，及其燃烧和气化反应特性。结果表明，分离所得富镜样热解反应失重量及热解过程中逸出的小分子挥发分的量及组成与富惰样和富矿样均有明显差异，表明分质实现了煤中不同类型官能团的分离富集。而由分离所得富镜样、富惰样和原煤热解失重峰温基本一致则表明分质所得煤的主体官能团结构仍较为接近，但含量有明显差距。富镜、富惰与原煤的燃烧曲线整体趋势较为类似，燃烧活性差别不大。以气化反应峰值温度高低判断，富镜样气化反应活性最低，富惰样与原煤气化反应活性较为接近，富矿样气化反应活性最高。将原煤在对应热反应时的理论反应曲线与实验曲线进行对比，发现煤分质过程及煤中镜质组、惰质组和矿物质的分离与否对热解过程挥发分的逸出影响较小，但导致了其燃烧和气化反应活性有所降低。     

酸洗对黄陵富油煤结构和动力学特征的影响

利用热重分析、傅立叶变换红外光谱(FTIR)和分布活化能模型(DAEM)研究了黄陵富油煤酸洗脱灰前后的热解特性和动力学特征的差异。选用盐酸-氢氟酸对黄陵煤进行酸洗处理,用Gaussian曲线拟合FTIR谱表征煤样的化学结构,利用热重实验测定了不同升温速率下煤样的热解特性,通过等转化率DAEM对热重实验数据进行处理,得到动力学参数。结果表明,酸洗降低了低温下煤的热稳定性,煤的热解特征温度θ_c,θ_0,θ_(max)和θ_p随升温速率的升高而升高;酸洗降低了煤结构中脂肪侧链的支化程度和长度,以及煤结构的表观芳香度,减少了含氧官能团(—OH,■,Si—O—Si)的数量;酸洗前后煤的平均活化能分别为329 kJ/mol和391 kJ/mol,差异主要是由热解过程第三阶段焦油发生的热裂解和芳环缩聚反应造成的,酸洗前后煤样活化能随转化率变化趋势的差异说明酸洗降低了煤阶及煤的二次反应稳定性。     

热重法研究逐级脱矿对褐煤燃烧特性的影响

以胜利褐煤和昭通褐煤为研究对象,采用H_2O、HCl/CH_3COONH_4及CH_3COONH_4/HCl/HF对褐煤进行逐级脱矿处理,利用XRF、XRD和SEM对褐煤中的矿物质种类、含量及其形貌进行分析,采用热重法对比分析了脱矿前后煤样的燃烧特性及动力学反应过程,分析了矿物质对褐煤燃烧特性的影响。结果表明:两种褐煤中的主要矿物元素为Si、Al、Fe、S及碱/碱土金属元素,主要矿物组成为石英、高岭石、云母、石膏、方解石和黄铁矿;3种脱矿方式的矿物质脱除率分别为:胜利褐煤1.22%、32.49%、97.90%,昭通褐煤0.47%、26.41%、94.79%;原煤及脱矿煤的综合燃烧指数S的大小顺序为:原煤HCl/CH_3COONH_4脱矿煤H_2O脱矿煤CH_3COONH_4/HCl/HF脱矿煤,胜利及昭通褐煤呈现相同的规律。三级脱矿处理显著改善了煤的综合燃烧性能。煤中以羧酸盐形式、配位键形式存在于含氧或含氮官能团上的碱及碱土金属对煤的燃烧存在促进作用。煤中水溶性矿物质对燃烧具有抑制作用。褐煤燃烧从着火温度到燃尽温度这一温度区间满足一级反应方程,且线性相关性系数R均在0.985以上。     

低变质煤微波热解数值模拟研究

采用COMSOL Multiphysics软件对低变质煤微波热解过程进行了数值模拟分析,研究了微波功率、热解时间和煤样位置对微波炉腔体内电场和煤样温度场的影响,以模拟最优工艺条件进行热解实验,并对产物收率和组成进行了表征分析。结果表明:微波功率和煤样位置对腔体内电场和煤样温度场影响十分明显;热解时间对腔体内电场几乎没有影响,而对煤样温度场影响较大。微波腔体中电场强度、煤样的升温速率和热解终温都随微波功率的增大而增大。在腔体中心靠近波导3 cm的位置(-3 cm)时,煤样处在高温区域的面积最大,热解终温最高。数值模拟低变质煤微波热解的最优工艺条件为微波功率700 W、热解时间1 800 s和煤样处于-3 cm位置。在此条件下进行热解实验,其产物兰炭、煤焦油、热解水和煤气的收率(质量分数)分别为70.25%,3.99%,5.31%和20.45%,其中,煤焦油中轻质油含量为37.43%(质量分数),煤气中"富氢"气体组分含量为53.02%(体积分数)。     

低温热解处理后煤的热重分析

采用等温与非等温相结合的方法，对低温热解处理前后的兖州煤、大同煤的热解历程进行分析。发现处理后煤样的热解行为发生一定程度的改变，其动力学参数数值发生一些变化，并且在各个温度处的失重量变化明显。     

用热分析技术研究煤的热解特性

用热分析技术研究了自洗蒙古煤和乌煤在氮气中的热解特性,探讨了升温速率和煤样粒径对热解过程的影响,根据煤热解产物释放特性指数r的大小来确定两种煤的热解性能。结果表明:同一升温速率下,自洗蒙古煤的热解特性要好于乌煤;同一种煤,升温速率越高,r值越大,热解特性越好。应用不同升温速率下的热解曲线计算出两种煤热解过程的动力学参数。用等转化率法求得热解过程的活化能;用主曲线法确定失重过程的最可几机理函数。