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。     

石油焦气化反应动力学及其反应性与焦结构的关系

石油焦结构致密,孔隙不发达,灰分及挥发分含量低,导致其气化活性较低。焦结构是影响石油焦气化反应活性高低的重要因素,为阐明石油焦气化反应特性及其与焦结构的关联,采用热重分析仪对镇海石油焦、京博石油焦和胜利石油焦进行CO₂非等温气化反应特性研究,并结合石油焦结构的表征分析,探讨焦结构对气化反应性的影响规律。结果表明：利用比气化速率能够较好地描述3种石油焦的气化反应性差异,气化活性由大到小顺序为胜利石油焦、京博石油焦、镇海石油焦;依据比气化速率随温度的变化规律,可将石油焦的等温气化反应分为慢速、中速、快速3个阶段;石油焦结构分析发现,石油焦气化反应性与焦结构的有序度和CO₂化学吸附量关联性较好,其焦结构有序化程度及其CO₂总吸附量均可用来反映其气化反应性高低;利用比气化速率作为对应恒温气化条件下速率常数计算得到胜利石油焦、京博石油焦和镇海石油焦的气化反应活化能分别为216、245和280 kJ/mol。     

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。     

生物质与油浆共热解产物分布及相互作用

生物质作为一种全生命周期碳近零排放的可再生资源,从生物质中提取轻质燃料和化学品是实现碳达峰和碳中和的终极方向。将化石能源与生物质共转化是符合我国的基本国情、寻求化石能源和新能源优化组合的可行之路。以玉米秆（CS）与催化裂化油浆（FCC）为原料,研究了2者共热解过程中的相互作用及生物质内在矿物质对产物分布和产物特性的影响。结果表明,不同比例的CS与FCC油浆共热解过程中的相互作用以聚合反应为主,导致所得半焦产率均有所增加,进一步分析发现反应过程中的相互作用增强了热解焦油中含氧化合物的脱除,促进了烃类物质的生成,提高了焦油产物的品质。其中,酚类物质含量明显降低,芳香烃中3～4个环的稠环芳烃增加较多,脂肪烃中碳原子数量大于13的烃类含量有所增加。当添加30%FCC时,共热解油中酚类物质较计算值减少约7%,芳香烃和脂肪烃含量分别高出约2%和9%。与脱矿CS相比,未脱矿的CS与FCC油浆共热解促进了焦油的生成,抑制了半焦和气体的产生。矿物质的存在对2者的相互作用具有增强效果,不仅促进了油浆的裂解,增强了生物质的脱氧反应,产生更多的烃类,而且减缓了自由基的聚合反应,改善了共热解体系中稠环化合物的缩...     

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。