重质油添加量对低变质粉煤共热解过程产品组成的影响

进行了低变质粉煤(SJC)与重油(HS)、煤沥青(LQ)、焦煤(JM)的共热解实验,主要研究了HS添加量对共热解过程中产品组成与结构的影响规律.利用傅立叶红外光谱(FTIR)和气相色谱-质谱联用(GC-MS)等对固体焦、热解焦油的结构和组成进行分析表征.研究表明:HS的加入可有效改善低变质煤共热解过程中热解产品的产率与结构组成.随着HS添加量的增加,固体焦收率逐渐降低,而焦油收率先增大后减小,煤气收率先减小后增大;固体焦表面酚类、醇类官能团质量分数有所增加;热解煤气中CH_4体积分数逐渐增大,H_2体积分数则逐渐减少.当HS添加量为20%时,焦油收率达到最大值33%,煤气中CH_4与H_2体积分数分别增大到33.16%和19.61%,CO+CH_4+H_2总体积分数达到最大值65.54%.随着HS添加比例的增大,HS中芳香结构的加氢裂解使得焦油中芳香烃含量骤减,同时烷烃和酚类质量分数有所上升,SJC与HS之间的协同作用更加明显,酚类物质含量最大为21.87%,而芳香族物质则减少了24.20%.同时,焦油中轻质组分(C_5~C_(10))含量逐渐增大,而C_(11)~C_(19)与C≥20质量分数则有所降低,HS添加量为20%时,轻质组分含量达到最大值28.81%,而中质组分和重质组分质量分数均达到最小值.     

微波功率对低变质煤与塑料共热解的影响

对陕北孙家岔(SJC)煤和聚丙烯塑料(PP)进行了微波共热解实验,采用红外光谱仪、气相色谱-质谱联用仪、煤气分析仪等仪器对热解产物进行了分析表征,主要研究了热解终温为800℃时,不同的微波热解功率对热解产物组成的影响规律.结果表明:随着微波功率的降低,热解后所得固态产物中灰分的含量逐渐降低,挥发分的含量逐渐升高,其他元素的含量变化不大,C元素的含量基本保持在一定区域内而不发生变化;CO和H2含量逐渐减小,CH4含量呈现增加的趋势,CnHm和CO2含量基本不变;热解后所得焦油成分中烷烃类和烯烃类物质的含量逐渐减小,而芳香烃类物质的含量逐渐增大.     

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.     

一种低变质煤微波热解过程分析

微波闪速热解是低变质煤转化的一种新工艺.研究了微波加热条件下原煤粒度变化对热解产品质量和收率的影响.结果表明,微波加热条件下,10min左右煤料温度可达到750℃,22min焦油收率就可达到12%左右,比常规加热提高4%;热解煤气中氢气、一氧化碳和甲烷含量大幅度提高;原料煤粒度对各种产品的收率影响不大.因此该工艺可用于粉煤的快速热解,为煤气的进一步综合利用奠定了基础.     

成型压力对低变质粉煤微波催化共热解的影响

对不同成型压力下低变质粉煤与二硫化钼微粉冷压而成的型煤进行微波共热解实验.通过对热解产物收率分析、固体产物工业分析和元素分析、微观形貌(SEM)分析及红外光谱(FTIR)检测、液体产物气相色谱-质谱联用(GC-MS)检测以及气体产物组分分析等方法,研究了成型压力对型煤微波催化共热解产物收率和产品质量的影响.结果表明:随着成型压力增大,液体产物收率呈先增大后基本不变的趋势.在成型压力为7 MPa时,微波共热解所得液体产物收率达到28.4%(质量分数,下同),固体产物收率为64.0%,煤气收率为7.6%;所得煤气中CH_4,CO和H_2的体积分数分别为25.34%,31.51%和22.19%,热值为15.14MJ/m~3;焦油中羟基、单核芳烃及脂肪族—CH_2和—CH_3结构含量较高,焦油呈轻质化态势.     

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.     

内蒙褐煤微波热解特性研究

研究了内蒙褐煤、热解半焦及煤-半焦混合物在微波场中的升温特性,并对比研究了300℃~750℃温度范围内,内蒙褐煤微波热解和常规热解的特性.研究表明,内蒙褐煤是一种弱微波吸收剂,需添加一定量的半焦作为微波吸收剂才能进行热解反应;在添加10%~30%半焦的范围内,随着半焦添加量的增加,煤-半焦混合物的热解升温速率逐渐增加,焦油和气体产率增加,半焦和热解水产率降低;在添加30%半焦,终温保温20min的条件下,与常规热解相比,微波热解油、半焦和热解水的产率降低,气体产率增加,其中CO和H2产率显著提高.     

与低阶煤共热解的冶金渣优选研究

采用自行研发的煤低温干馏装置,将四种冶金渣与长焰煤进行低温催化热解,对液体产物煤焦油和固体半焦分别进行GC-MS和SEM分析,同时,利用在线红外煤气分析仪对煤气进行成分分析.结果表明,随着冶金渣的添加,煤气含量呈先上升后下降趋势,煤气中CH4和H2的含量分别可达到23.98%和38.12%;热解水和焦油收率降低,但焦油中直链烷烃、萘、菲和芴等含量不断增大,实现了低温煤焦油部分轻质化;半焦的表面变得粗糙凹凸不平有龟裂纹,导致半焦的反应性增加.四种冶金渣中炼铁瓦斯泥对热解过程的催化作用更为显著.     

褐煤热解及半焦成型特性研究

以褐煤为原料,通过原煤热解与半焦成型实验,研究了热解终温对产物分布的影响及半焦的成型特性与反应活性;利用气体在线分析仪、GC-MS对热解产物进行表征;研究结果表明,热解温度由450℃提高到750℃,热解气体产率持续增大,半焦收率则持续减少,焦油收率在550℃时最高;气相组分中H2含量持续增加,CO2和CH4含量减小,CO含量在650℃时最高;热解焦油主要由萘及其衍生物、高碳数直链烷烃、苯酚及其衍生物、蒽、菲及衍生物、稠环芳烃和中性含氧化合物(醛、酮、呋喃)组成,随热解温度升高,多侧链取代化合物含量减少,稠环化合物含量增加;热解改质后,半焦型煤强度提高了3 MPa,半焦型煤的CO2反应活性高于半焦。     

昭通褐煤半焦气化特性的研究

以O2/水蒸气作为气化剂,对褐煤半焦气化过程进行实验研究.结果表明,随着气化温度的提高,在生成的煤气组成中CO和H2含量增加,而CO2和CH4的含量减少,煤气热值和合成气产率均增加;在温度一定时,随着氧气流量的增加,煤气中CO含量和H2含量先增加然后逐渐减少,CO2含量增加,CH4含量减少,煤气热值和合成气产率均存在一个最大值.     

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.     

MICROWAVE AND CONVENTIONAL PYROLYSIS OF A BITUMINOUS COAL

A high volatile bituminous coal was pyrolyzed by use of microwave energy and by traditional convective heating. In both cases the pyrolysis was conducted under vacuum to facilitate product recovery. The gas and liquid fractions produced on pyrolysis were analyzed by means of gas chromatography.

Processing by microwave energy was not usually successful unless a plasma initiation procedure was employed. This study found the addition of copper wires within the coal mass to be satisfactory for the purpose. Processing by microwave heating resulted in a higher yield of coal tar liquids compared to convective coal heating. The solid char product produced by the microwave process was highly porous and friable, an indication of a suitable feedstock for gasification.     

基于正交实验的低阶粉煤与玉米芯微波共热解研究

生物质协助低阶粉煤微波热解可改善热解产物的分布和特性,尤其是油气收率和品质。采用四因素四水平正交实验法研究了微波功率(420 W,280 W,700 W,560 W)、热解时间(30min,20min,10min,40min)、玉米芯粒径(0.250mm~0.420mm,0.177mm~0.250mm,0.841mm~1.680mm,0.420mm~0.841mm)和玉米芯添加量(10%,40%,30%,20%,质量分数)对低阶粉煤与玉米芯微波共热解中焦油收率的影响,对比分析了低阶粉煤、玉米芯单独微波热解和微波共热解的升温特性和产物特性。结果表明:影响焦油收率由主到次的因素分别为玉米芯添加量、微波功率、玉米芯粒径、热解时间。在本实验参数范围内,正交实验得到的最佳工艺条件为:微波功率700W、热解时间40min、玉米芯粒径0.841mm~1.68mm、玉米芯添加量40%,此时的半焦和气体产物收率分别为51.22%和32.17%,焦油收率达到最大,为8.85%。与低阶粉煤单独微波热解相比,微波共热解生成的焦油中轻油含量提高了11.89%,而杂原子化合物含量降低了7.09%,实现了热解焦油的轻质化和高品质化。     

煤在H2/Ar电弧等离子体中的热解

煤在电弧等离子体中的化学反应极其复杂 ,受到多种因素的影响和制约 .对宝德煤在电弧等离子体射流中热解反应的研究表明 ,随着煤比焓的增加 ,煤的转化率增加 ;随着煤在射流中的浓度增加乙炔的产量增加但乙炔的收率却在减小 .提出了煤在电弧等离子体射流的化学反应机理模型 ,并进行了数学推导 ,合理解释了实验现象 ,证明了该机理模型的合理性     

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。     

煤热解特性研究

对大雁、协庄和昔阳3个不同煤化程度的煤样，在N2，CO2和水蒸气3种不同气氛及不同温度下进行了热解研究，考察了煤化程度、热解气氛和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3个煤样，随煤化程度加深，焦产率增加，油和气产率一般随煤中挥发分增加而增加，但又与煤的大分子结构、热解温度和加热速率等有密切关系；干馏气组成H2和CH4含量协庄煤样最高，而(CO CO2)含量因煤中氧含量的降低而下降．与N2气氛相比，CO2和水蒸气气氛中半焦产率下降，气产率增加；油产率水蒸气气氛下最高．H2组分含量在水蒸气气氛下最高，而CO，CH4和烃类C2～C5组分则最低．LHV在N2，CO2和水蒸气气氛下逐次降低．     

煤的微波热解研究进展

煤炭是我国的主要能源,煤的清洁高效利用是我国能源安全和生态环境建设的重要保障。热解是在温和条件下将煤转化为洁净的气体、液体和固体燃料,是改善煤炭利用、加工转化成清洁高效的二次能源的重要手段之一。微波作为一种新的加热方式在煤的热解方面的应用的优势越来越明显。本文概述了微波热解的机理与优点、微波吸收剂的应用以及国内外微波热解研究进展,得出了低阶煤介电常数较小,需要添加一定量的微波吸收剂才能达到热解温度;和常规热解相比,微波热解改变了物质的加热方式,改善了热解产物的品质,热解气中CO、H₂含量增加,焦油品质较好,提高了煤的热解效率。作为一种新型加热方式,微波技术为煤热解效率的提高提供了新的解决方案和思路。     

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。     

内构件固定床反应器中不同水分煤的热解特性

通过在有无内构件(传热板和中心集气管)固定床反应器中研究不同水分含量煤的热解特性,考察了两反应器中煤料的升温特性、热解产物分布、焦油品质以及气体产物组成和半焦热值。结果表明,内构件可以强化传热和调节热解产物在反应器内的流动,相对无内构件反应器,有内构件反应器的反应时间缩短近一半。在有内构件反应器中,当煤水分增加,导致煤热解反应要求的时间延长,焦油中轻质组分(沸点低于360℃)含量明显升高,焦油收率先增加后降低,热解水和热解气产率升高,而无内构件反应器的热解产物无明显差异。当加热温度900℃时,煤水分从0.41%(本文中无特殊说明的均为质量分数) 增加至11.68%,焦油产率从9.21%增长到10.74%;当煤水分增加到15.93%,焦油产量下降到10.26%。两反应器气体平均组成随水分增加的变化趋势相似,气体热值均随水分增加呈下降趋势。