低阶煤热解多联产与混合发电系统

中国煤资源中80%以上属于中高挥发分的低阶煤. 将煤炭进行热解分级,液体产物可转化为化学品和燃料油,气体产物可作为燃气或转化为天然气使用,固体半焦是洁净的固体燃料. 中国科学院过程工程研究所自1999年开始对煤热解分级高效利用技术的基础理论、工艺和设备放大等方面进行了系统研究,并在廊坊中试基地建立了煤处理量为10 t/d的煤热解燃烧中试平台. 采用该实验装置对多种低阶煤进行热解,结果表明,在燃用半焦的同时焦油产率为煤干重的6%?10%,热解煤气产率为煤干重的8%?12%. 介绍了过程所煤热解分级混合发电系统,并对该系统在燃煤发电厂的应用进行了技术经济分析.     

页岩灰对油页岩热解特性的影响

以吉林桦甸-公郎头四层油页岩为原料,以掺混SiO2的油页岩为对比样品,利用热重-红外联用仪考察了页岩灰对油页岩热解特性的影响,通过分析热解固相产物组成变化对热解失重及产物析出规律进行了研究. 结果表明,页岩灰对油页岩中的有机质和矿物质失重过程均有促进作用,当页岩灰或SiO2含量为83%时,在300~600, 600~750, 750~900℃三个加热温度区间内,掺混页岩灰样品比掺混SiO2样品的失重率分别提高1.92%, 3.39%和18.99%. 低温段有机质热解过程中CO2先于脂肪烃热解析出,且750℃后CO2析出峰仅出现在掺混页岩灰的样品中,应为油页岩中难分解的碳酸盐在页岩灰作用下加速分解及页岩灰中CaSO4与残炭反应共同作用所致.     

煤焦直接还原脱除烟道气氮氧化物

选用3种不同煤焦,采用程序升温和恒温实验方法,在固定床上考察了不同实验条件下的NO转化率和C对NO选择性,分析了煤焦脱硝的机理和影响因素。实验结果表明：NO和O₂在煤焦表面发生化学吸附所形成的络合物在脱硝过程中起着关键作用,影响C-NO反应和C-O₂反应的竞争与协作关系。在所考察的煤焦中锡林浩特褐煤焦脱硝效果最好,当温度为723 K时烟道气中NO还原率可达99%;在温度623～923 K、O₂浓度0～5%范围内,提高温度和O₂浓度均有利于提高NO转化率,而降低O₂浓度有利于提高C对NO选择性;烟道气中NO浓度越高,其转化率越低,但C对NO选择性越高。     

粉煤和石灰石加入位置对循环流化床燃煤过程NOx与N2O排放的影响

在30kW的循环流化床(CFB)上进行3种煤的燃烧实验,考察了粉煤和脱硫剂加入位置、分级燃烧以及空气过剩系数对NOX和N2O排放的影响。所采用的CFB燃煤系统由提升管和下行床构成,提升管主要用于粉煤燃烧,下行床主要用于固体床料循环和粉煤热解。粉煤或脱硫剂分别自传统的一次空气布风板上方和下行床上部两个位置加入。结果表明,在不加脱硫剂的条件下,降低空气过剩系数和一次空气化学计量比均可有效降低NO排放,但对N2O排放则呈现上升、下降和无明显变化多种趋势。当粉煤加入位置自传统的提升管下部改变到下行床上部时,减少空气过剩系数或减少一次空气化学计量比可明显降低其中两种煤的NO排放,并可少量降低另一种煤N2O的排放;从下行床加入粉煤时,空气分级和低O2燃烧对NO排放的影响程度有所减弱。最后,对一种煤进行了脱硫实验,随Ca/S摩尔比的升高,SO2排放显著降低,NO排放升高,而N2O则先上升后下降;且自下行床加入时,NO排放更低;CaCO3加入位置变化对N2O排放无明显影响。     

生物质催化热解的TG-FTIR研究

借助综合热分析仪和傅立叶红外联用技术(TG-FTIR),考察了HUSY、REY和HZSM-53种分子筛以及重油催化裂化催化剂MLC和馏分油催化裂解催化剂CIP对生物质催化热解的活性和选择性。研究结果表明,分子筛对生物质热解产物的脱氧活性顺序为:REY≈HUSY>HZSM-5,生成高辛烷值烃类的选择性顺序为:REY>HUSY≈HZSM-5;MLC催化剂和CIP催化剂都表现出较高的选择活性,前者的脱氧活性略高于后者;择形分子筛HZSM-5的引入对调整催化剂酸强度、提高催化转化选择性和抑制焦炭生成产生一定作用。     

温度对油页岩快速热解特性的影响

采用喷动载流床快速热解装置,研究桦甸大城子4层油页岩的低温快速热解特性.采用改变气速的方法使不同热解温度下气体的停留时间一致,探讨不同热解温度对油页岩热解的气、液、固三相产物的产率、组成以及三者之间相互关系的影响,确定了在以获得液体燃料为主要目的时,530℃为桦甸大城子4层油页岩低温快速热解的最适宜温度.     

玉米秸秆发酵渣与酚醛树脂热解特性比较

以热重(TG)和裂解器-气/质联用仪(Py-GC/MS)考察了玉米秸秆发酵渣和酚醛树脂热解产物组成分布随热解温度变化的规律性和差异性。结果显示,甲苯、苯酚、甲基酚为两体系主要共有组分,2,3-二氢苯并呋喃、烷氧基化合物及少量羧酸是玉米秸秆发酵渣热解产物中的特有组分,而二甲基酚、9H-氧杂蒽等组分在酚醛树脂热解产物中的含量显著,这是两种原料的组成成分及结构的差异性体现。     

流化床用树脂基球形活性炭及其VOCs吸附性能

以聚苯乙烯树脂为原料,采用水蒸气活化、氯化锌活化及水蒸气?氯化锌协同活化方法制备了3种流化床用树脂基球形活性炭,采用固定床反应器考察了活性炭对乙酸乙酯的动态吸附行为,对比了其传质区长度,并利用Yoon?Nelson模型对实验数据进行了拟合. 结果表明,3种活性炭的摩擦磨损指数均小于0.1%,耐磨性能出色,物理、化学协同活化活性炭比表面积高达1702.49 m2/g,对二甲苯的静态吸附容量达0.86 g/g.     

混配组分对基于KH2PO4/Al2O3催化剂的酚油醚化的影响

以KH2PO4/Al2O3为催化剂,针对以甲醇为烷基化试剂的酚油醚化体系,研究了5种混配组分(乙酸、甲酸、丙酮、呋喃、乙酸乙酯)对酚油醚化反应规律的影响。结果表明,丙酮对促进烷基酚转化为芳醚的作用效果最强。基于丙酮混配组分,500℃下探究了丙酮质量配比的影响,基于最佳丙酮添加量(50wt%),进一步考察了温度对反应体系的影响,并进行机理分析。结果表明,丙酮含量不高于70wt%时,液体收率随丙酮含量升高而降低,进一步提高丙酮含量时液体收率基本稳定。各丙酮含量下,液体产物中均未检出邻甲氧基苯酚或其它任何烷氧基酚。较高丙酮含量时烷基酚含量显著降低。丙酮含量为50wt %时,芳醚含量出现极大值(29.06area%),进一步提高丙酮含量,芳烃及其它组分显著增加,导致产物中芳醚含量降低。随反应温度升高,产物中的芳醚和芳烃含量分别在500和450℃时出现极大值。综合考虑液体收率和产物极性两方面因素,确定该反应体系的最佳反应温度为450℃,丙酮添加量为50wt%,最佳条件下产物中芳醚与芳烃总量达52.90area%。丙酮分子中的羰基与酚系物中的羟基发生作用,分解产生CO2,同时烷基酚与烷氧基酚脱羟基后分别得到芳烃和芳醚两类主要液相产物。     

生物质催化热解催化剂稳定性考察

通过喷动床-固定床两步法生物质催化热解工艺研究了HUSY/γ-Al2O、HZSM-5/γ-Al2O3、NiMoHUSY/γ-Al2O3和NiMoHZSM-5/γ-Al2O34种催化剂的结焦性能、活性稳定性和再生活性.结果表明,催化剂酸性越强,其产焦率越高,且过强的催化剂酸性不利于主要产物选择性的提高;催化剂B酸位在反应初期就基本失活,L酸在随后的反应中起主要催化作用;催化剂失活在很大程度上属于不可再生失活.故应研究适合于生物质催化热解的具有特殊孔结构、弱酸性和高活性稳定性的催化剂.