减压渣油与废塑料共热解行为的热失重法分析

为了给减压渣油(VR)与废塑料在延迟焦化中的共焦化工艺开发提供借鉴,采用热失重分析法,在氮气气氛下,对VR、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)4种废塑料单独热解时及其共热解时的热失重行为进行了研究,并对热解机理进行了探讨。结果表明:这4种塑料单独热解时的快速热解失重温区与VR的重叠,在热失重率为80%时的对应温度均在300~500℃内;共热解时,不同塑料对VR热失重行为的影响不同,其中HDPE和LDPE均可引起VR的最大热失重速率值增大,协同效应较强,而PS,PP与VR的协同效应较小;这4种塑料的热分解反应都可用一级反应动力学来描述,而VR的单独热解以及其与PP的共热解反应则适用于分段的2个一级动力学模型。     

固定床烟煤与木屑共热解的协同反应性研究

在自制的固定床反应装置上对木屑和烟煤以及两者的混合物进行了热解特性研究,考察了木屑与烟煤在不同掺混比例和热解终温下的共热解反应特性。研究结果表明:协同作用发生的程度与热解反应条件有关,烟煤与木屑共热解的协同反应性不仅体现在气、液产物收率方面,同时对气体组成也有显著影响;因木屑灰分中的碱金属化合物对热解焦油的催化裂解作用,使得共热解反应在较高热解终温和较低木屑掺混比条件下表现出更为显著的协同作用;在木屑掺混比(木屑质量分数)为25%、终温540℃条件下,热解气产率的协同值达到22.6%,焦油产率协同值为-27.3%;H自由基与烟煤热解产生的自由基结合成CH4等烃类气体或转移到焦油组分,是一种重要的协同作用机理。     

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。     

神东煤与煤液化残渣共热解研究

为实现煤液化残渣的资源化利用,采用神东煤与液化残渣进行共热解试验,研究了神东煤粒度、残渣粒度、残渣比例对热解产物分布及热解半焦强度的影响,建立了热解半焦强度测试方法。结果表明,共热解后焦油干基收率随着液化残渣加入量的增多而增大,液化残渣的加入对焦油的生成有正协同作用。1 mm液化残渣添加量由10%增加到30%,3~6 mm神东煤共热解半焦转鼓强度增大29.3%,易碎性F值降低22.8%;同样条件下,液化残渣添加量对3~6 mm神东煤共热解半焦转鼓强度的影响更大,1 mm的液化残渣添加量对神东煤共热解半焦易碎性F值影响更大,3 mm神东煤和1 mm的液化残渣共热解半焦转鼓强度小,易碎性F值高,因此热解过程原料煤应当设置粒度下限。     

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.     

炼焦配煤与混合废塑料共热解固体产物在气化中氯的释放特性研究

通过数学方法拟合,得到了焦炭在气化温度1000℃,水蒸气流量2ml/min条件下氯的释放量与气化时间之间的函数关系。通过这一函数关系,可以预测达到最大氯释放速率的气化时间,以及氯释放的最大速率,为共热解焦炭在气化过程中氯的有效控制提供依据。     

生物质与催化裂化油浆共热解协同作用研究

基于生物质焦油氧含量高、品质差的缺陷,本文提出将生物质与重油共转化利用的方法。以催化裂化油浆（FCC）、稻壳（RH）、木屑（PS）为原料,通过低温固定床热解实验对其共热解产物分布进行了研究。结果表明,在FCC的供氢作用下,共热解有利于焦油中含氧化合物的脱除,随着生物质比例增加,反应过程中脱羧基、脱羰基反应减弱,脱羟基反应增强,产物中CO、CO₂产率较计算值增加幅度减小,水的产率较计算值逐渐增大。焦油中烃类物质增加,其中芳香烃以二元环和四元环增加为主,脂肪烃中以C₁₃~C₂₀增加为主。整体上,共热解过程促进了半焦产率的增加,焦油产率虽无明显改变但品质得到了显著提升。     

生物质与煤共热解时COS的析出特性研究

采用热重分析和色谱、质谱偶联技术,对三种秸秆类生物质与煤混合热解过程中产生的含硫气体进行了在线检测,研究生物质对煤热解析出的COS气体的影响.研究表明:生物质与煤混合热解时,对析出的含硫气体有明显影响.生物质的加入对COS的释放有明显的促进作用,随着生物质比例的增加,促进作用增强.     

Effects of different combustible municipal solid waste components without/with additives on co-pyrolysis

This article studies co-pyrolysis of combustible municipal solid waste (MSW) without/with additives (CaO, CuCl₂, zeolite powder, and MnO₂). Co-pyrolysis of different MSW components mixing and adding additives in co-pyrolysis could change yield of oil, high heating value (HHV), and products distribution. The yield of oil increases noticeably, but HHV decreases with ratio (sawdust: paper) increasing. Moreover, the yield of phenols increases. After adding fabric, the yield of acids and alcohols increases and that of aldehyde decreases. The yield of oil decreases after adding CaO and MnO₂, and HHV of co-pyrolysis increases after adding CaO, zeolite powder, and MnO₂. Adding MnO₂ has the most impact on the decrease of aldehyde, and adding CuCl₂ has the biggest effect on phenol reducing. The yield of ketone is affected most greatly by adding CaO.     

煤油共炼残渣与榆林煤共热解特性及半焦性质

以煤油共炼残渣与榆林煤为原料,基于热重分析仪和格金干馏仪,开展共炼残渣与煤共热解过程的协同效应及半焦性质研究。实验结果表明：共炼残渣添加比例为0～40%时,煤与共炼残渣之间具有正的协同效应;添加量为20%时,焦油产率高出理论值6.2%,是煤单独热解焦油产率的139.7%,半焦产物为A型且黏结性增加;半焦性质分析结果显示,共炼残渣能够提高半焦在CO₂气化过程中的最大失重速率,有利于气化反应的进行,但会使半焦的燃烧性能变差且在添加量高于20%的情况下更为明显。