不同温度下煤样氧化热解气体产物在煤中吸附特性的实验研究

煤的孔隙结构为煤自身热解气体混合物提供了贮存及运动的场所。煤的氧化热解气体混合物在煤的孔隙中运动及吸附特性的研究对准确评估煤矿内源火灾的风险具有重要意义。自行设计了一套集煤颗粒自热反应与吸附热解气体混合物于一体的实验装置,对不同温度下煤自热过程中释放气体混合物的成分,以及该气体混合物在煤孔隙中运动及被吸附进行了一系列的实验研究。研究结果表明:(1)检测吸附柱入口处各种气体的浓度可确定煤自热氧化反应时的释放特性。在不同温度条件下,一氧化碳和二氧化碳的体积分数最高,接近9%,乙炔的体积分数最低,在10×10^-6 mg/m²以下。(2)随着实验温度的改变,煤释放各种气体的体积分数随之改变;煤氧化热解气体混合物中多数成分的体积分数随着温度的升高而升高,只有乙烷、丙烷和氢气的浓度随温度的升高呈不规则变化。(3)在气体混合物穿透过煤颗粒的吸附特性实验中,计算每种气体成分在吸附柱出入口处体积分数的比值可确定该气体在煤孔隙中运动时被吸附的特性;临界温度较低的气体(如CO,H₂)不容易在煤中被吸附;二氧化碳和乙烷的临界温度(分别为31.3...     

热解气氛对煤催化热解焦油品质的影响

为考察不同热解气氛对煤热解产物分布及焦油品质的影响,在固定床反应器内,以粒径范围为0.2～0.5 mm的和什托洛盖煤为研究对象,依次考察了热解温度、热解气氛和模拟热解气（SPG,N2+H2+CH4+CO+CO2）经过不同填装催化剂后对煤热解产物分布及焦油组成的影响。实验结果表明：N2气氛下,煤在550～750 ℃范围内进行热解时,在600 ℃热解时的焦油产率最大,为15.0%,是格金理论焦油产率的83.3%;在考察各热解气组分及模拟热解气对煤热解特性的影响时,发现以模拟热解气为热解气氛时,焦油中轻质焦油质量分数（沸程＜360 ℃）为63.2%,比在N2气氛下提高6.6%;当煤在通过各种催化剂层后的模拟热解气氛中热解时,获得的焦油产率均下降,但焦油中轻质焦油质量分数显著提高。其中,当模拟热解气通过Ni,Mo质量比为1∶1的4%Ni-4%Mo/HZSM-5催化剂时,煤热解焦油中轻质焦油质量分数为68.6%,这比无催化剂条件下煤在模拟热解气氛以及N2气氛中获得的轻质焦油质量分数分别提高8.5%和15.6%。     

基于恒温差引领升温差热法研究大佛寺煤氧化产气规律

煤低温氧化产生的指标气体初始温度和浓度的变化规律,可以用于预测煤自燃的发生发展过程,尤其是不同指标气体的产生可以用来预测煤自燃的状态。然而,由于煤是多孔物质很容易吸附气体,同时煤中含氧基团可以裂解产生气体,也就是说煤低温氧化产气路径有物理脱附、裂解和氧化产气3种,其中氧化产气初始温度反映了不同煤中活性基团的活性,对于判断煤是否发生自燃具有重要作用。但是,物理脱附产气也会在低温条件下产生,从而对煤自燃初始温度产生影响。为此,利用恒温差引领升温差热法对大佛寺煤矿的煤进行氧化实验,测试低温氧化过程指标气体的变化规律。实验结果表明,大佛寺煤矿的煤具有较大的比表面积,在煤中活性基团氧化产生气体之前,气体主要是通过解吸产生的。但煤的孔隙结构对初始产生气体的量（尤其是CO2）起决定作用,并随着温度的升高,裂解产气也会对煤中活性基团氧化产气造成一定的干扰。因此,物理脱附和裂解产气明显地扩大了氧化产气,从而造成气体和产热之间的关系失真,最终导致通过指标气体判断煤自燃的状态出现明显的错误,而恒温差引领升温差热法可以有效地去除大佛寺煤样物理脱附和裂解产气的影响,获得煤中活性基团氧化产生气体的本质,进而反映煤...     

胜利褐煤热解过程中结构演变及气体生成机理分析

褐煤的热解反应是褐煤利用的重要研究方向之一。为了分析褐煤热解过程中结构演变及气体生成机理,首先将胜利褐煤（SL）在固定床上进行热解制焦,利用800 ℃时SL热解气体生成速率曲线选取半焦终温,同时用气相色谱在线检测其所生成的热解气;其次结合煤焦傅里叶变换红外光谱（FT-IR）的表征进行分析,将半焦的FT-IR分峰拟合计算;最后将计算参数结合热解气生成规律,提出了热解升温过程中各反应阶段生成气体机理和气体生成过程中煤体结构的演变规律。结果表明,SL具有羟基、脂肪烃、芳环、羰基、醚键等丰富的官能团,热解温度低于350 ℃,胜利褐煤中主要官能团未发生明显变化;350~450 ℃,脂肪族侧链含氧官能团分解,热解温度450 ℃比350 ℃时煤焦中C〖CDS1〗O相对含量（C1）降低78%;560~800 ℃,热解反应主要以芳香烷基侧链含氧官能团裂解为主,热解温度800 ℃时煤焦中C-O相对含量（C2）比560 ℃时降低27%;热解温度710~800 ℃时,煤热解以缩聚反应为主,热解温度800 ℃煤焦中芳香稠和度（D2）比710 ℃时升高65%。对4种热解气生成过程进行研究分析,CO2主要来源于中低温区煤中不同结构的羧基官能团分解;高温区生成CO,来源于煤中酚类、醚类、含氧杂环等结构的分解;CH4主要由芳环侧链的甲基、亚甲基或连接芳环结构亚甲基的分解;高温区产生的约60%H2主要来自于煤中芳香结构的缩聚反应。     

热萃取小康庄1/3焦煤制备超纯煤的工艺研究

为获得制备超纯煤的最优工艺条件,以工业洗油为溶剂,采用热萃取技术从小康庄1/3焦煤中制备了超纯煤,考察了初始压力、停留时间、煤粒度、冷热过滤方式、溶剂体积比等因素对煤热萃取性能的影响,同时对工业洗油的循环使用进行了考察。结果表明:在惰性环境中,萃取、过滤温度380℃下,当煤粒度0.177 mm(80目),停留时间10 min,溶剂体积与煤的质量比为6∶1(mL/g)时,超纯煤的热萃取率为66.8%。回收后的工业洗油依然具有优良的热萃取性能,循环使用4次后超纯煤的热萃取率仍大于60%。     

COREX炼铁工艺用煤的热解特性及气体生成规律

采用热重质谱联用分析技术研究COREX炼铁工艺用煤的热解特性及热解气体产物的生成规律,并且结合COREX熔融气化炉炉内条件考察煤种、升温速率、CO气氛等因素对煤热解行为的影响。研究结果表明：兴隆庄煤和大同煤具有相似的热解特性及气体释放规律,其中煤阶较低的兴隆庄煤热解的质量变化速率大于大同煤。升温速率越大,煤热解的质量变化速率越大,然而对煤热解的最终质量分数影响不大;气体组分的释放速率随升温速率的增大而增大,并且最大释放速率所对应的温度向低温偏移;CO气氛使煤的热解最大质量变化速率降低,同时使二次裂解反应滞后。     

低阶煤自燃指标气体与氧化特征温度实验研究

以4种低阶煤为研究对象,通过程序升温氧化实验和热重分析实验,研究煤升温氧化过程中各指标气体浓度及煤样质-热与温度的关联性。对比同一温度下不同煤样产生指标气体浓度,发现煤变质程度越低,氧化越剧烈,得出以CO为主,H_2、C_2H_4和C_2H_2为辅来进行预测预报的自然指标气体体系;同时确定各煤样特征温度,对煤自燃过程进行阶段划分,提高现有煤层自然发火宏观特性的认识。     

基于TG-MS研究不同升温速率下褐煤热解气体产物析出特性及其动力学参数

为研究褐煤热解特性及动力学参数分布规律,采用热重质谱联用分析仪(TG-MS)对锡林郭勒褐煤进行不同升温速率下的热解实验,研究了不同升温速率下煤样的热失重规律、CO和H_2析出过程的变化规律,并对热解气体产物热值及未冷凝气体效率进行了计算。实验结果表明:煤样热解初始阶段,不同升温速率下水分析出速率相等,与热解升温速率关系不大。随着热解时间延长,煤样的质量逐渐降低。不同升温速率下热解煤样最终残留质量相差不大,平均剩余为6.51mg。热解转化率较小时,活化能E值较大,指前因子A较高。随着热解转化率的逐渐增大,反应活化能呈现降低趋势,这表明随着热解温度的升高,煤中分子吸收能量后克服反应势垒差值降低,热解反应速率增大。CO和H_2释放过程可大致分为三个阶段,且析出峰温随着升温速率增大向高温段移动。热解气体产物热值和未冷凝气体效率呈波浪状变化趋势。     

原位条件下无烟煤热解产物随温度变化研究北大核心

为了研究深埋深无烟煤原位热解采气过程中的气体产物产量特性,采用高温高压三轴试验仪和气相色谱仪,获得100~600℃内无烟煤的热解产气量和产物,分析了产物和渗透性之间的关系。研究表明热解产气量随温度的变化可分为4个阶段:在100~200℃范围内为第1阶段(脱气阶段),无烟煤产生少部气体,析出的气体主要N_(2)和O_(2);在300~400℃范围内为第2阶段(热解起始阶段),无烟煤进一步热解,气体产量进一步上升,气体主要由煤热解产生的CH_(4)、CO_(2)、H_(2)和C_(2)H_(6)等组成,400℃是热解产气量第1个峰值;在400~500℃范围内为第3阶段(热解阶段),由于无烟煤中有机物质的热稳定性所致,导致产气量降低;在500~600℃范围内为第4阶段(裂解阶段),热解气体产量又一次持续增加,该部分气体主要为CH_(4)、C_(2)H_(6)和H_(2);渗透率受热解过程中的产物影响,300℃是低渗透煤层注热开采瓦斯合理的注热温度。     

单轴应力状态下贫瘦煤热解产气规律的实验研究

应用太原理工大学块煤热解试验系统对单轴应力状态下贫瘦煤热解的产气规律做了研究。得出如下结论:热解气体产量随着温度的增加是不断增加的,但每个温度段增加的总量有所不同,310℃时最大;由热解气体产生的趋势分析可知,热解气体的产生并不是一直在增加,存在热解气体产生的瓶颈问题,突破瓶颈热解气体产量会有所增长;平均产气速率也存在温度瓶颈问题,但从产气速率的角度而言,280℃和310℃是这个煤样工业应用阶段应该关注的温度段。