褐煤与石莼低温共热解产物特性研究

将内蒙褐煤与石莼的混合物在自行设计的低温干馏装置进行低温共热解实验,并探究石莼的添加量对各热解产物的产率、组成及品质的影响。研究结果表明:当石莼的添加量(质量分数)为40%时,焦油产率达到最大值8.35%,相比于褐煤与石莼的理论加权值提高了26.70%。GC-MS检测结果表明共热解焦油中直链脂肪族化合物和酯类化合物含量明显高于褐煤单独热解焦油中相应组分的含量;FTIR检测表明石莼的添加使焦油中的芳香族化合物有向脂肪族化合物转变的趋势,可使煤焦油达到一定程度的轻质化;SEM检测表明石莼的添加使共热解半焦孔隙变多、表面变粗糙,这有利于提高半焦反应活性及扩大半焦的用途。     

石莼与褐煤低温共热解热重分析及动力学

将不等量的生物质石莼(SC)加入到褐煤(AL)中进行低温干馏实验,实验表明:随石莼的掺混比增加,热解油产率呈先增加后减少的趋势,在石莼掺混比为30%时热解油产率达到最大值12.50%,热解油中烷烃含量在原有基础上增加了23.54%,在一定程度上提高了热解油品质。利用热重分析仪对石莼、褐煤单独热解及30%最佳掺混比的混合样共热解的热解特性进行了研究,结果表明:石莼的加入使褐煤初始热解温度提前,失重速率变快,在300～700℃之间,实验所得混合样的残重量小于单独热解残重量的理论加权值,表明石莼的添加一定程度上促进了热解反应的进行。混合热解符合一级动力学方程模型,指前因子A和活化能E_a存在补偿效应,共热解时的A和E_a与褐煤单独热解相比均减小。     

褐煤低温热解特性研究

在固定床反应器中,采用GC、GC/MS、FTIR、SEM和TG等手段考察了褐煤低温热解产物的生成特性及其反应机理。结果表明:低温热解气在600℃时生成速率最大,达100 mL/min,主要为CO、CO_2、H_2、CH_4、C_2H_4和C_2H_6等气体。焦油在600℃时产率最大,主要由烷烃、芳烃、酚类及少量烯烃、环烷烃、含氧和含氮化合物组成。热解后褐煤H/C和O/C减小,表面结构从致密变成疏松的泡沫状。     

褐煤低温热解特性研究

研究了褐煤进行低温热解时,热解温度对热解气相产物的影响,分析了褐煤低温热解产生的低温煤焦油的基本组成。结果表明,热解温度对煤气的组成产生一定的影响。热解气中可燃组分H2、CH4和CO最大含量可达27．92％、31．14％和17．21％;低温煤焦油烷烃含量可达33．84％,芳烃含量达16．73％,酚类含量为11．89％。     

褐煤低温热解特性研究

研究了褐煤进行低温热解时,热解温度对热解气相产物的影响,分析了褐煤低温热解产生的低温煤焦油的基本组成.结果表明,热解温度对煤气的组成产生一定的影响.热解气中可燃组分H2、CH4和CO最大含量可达27.92％、31.14％和17.21％;低温煤焦油烷烃含量可达33.84％,芳烃含量达16.73％,酚类含量为11.89％.     

稻壳与褐煤共热解过程的TG-FTIR分析

利用TG-FTIR技术对稻壳与褐煤按照不同比例进行的共热解过程进行分析.结果发现,共热解过程的热失重相对于单独热解有所加深,尤其是在稻壳与褐煤按照2∶8比例进行共热解时;共热解过程的热解产物发生变化,其中CO2产物增加明显,CH4产物略有减少,CO产物略有增加,其他有机化合物如酚类化合物、含羰基结构化合物和含芳环结构的化合物都有所减少.根据共热解产物变化规律和生物质与褐煤单独热解反应的机理,分析共热解过程中二者发生协同作用的原因是:生物质中的金属氧化物对煤炭黏结成焦炭过程有抑制作用,从而促进了煤炭的进一步分解;并且在慢速共热解过程中生物质相对于煤炭先产生H2,而H2的存在抑制了煤炭在高温时的缩合反应,从而加强了其裂解反应.     

低阶煤与玉米芯低温共热解的产物特性分析

采用低温干馏装置对不同玉米芯加入量的褐煤/玉米芯混合物进行低温共热解实验。结果表明：当玉米芯加入量为30%时,焦油产率最大为11.70%,比褐煤单独热解提高了53.75%。随着玉米芯的加入量增加,热解气中CO、CH₄和H₂含量逐渐增大。对热解焦油进行GC-MS检测,发现添加30%玉米芯后脂肪族质量分数从褐煤单独热解的24%提高到了30.67%,酚类质量分数从6.29%提高到了18.49%,杂原子质量分数从29.75%降低到了13.33%,一定程度上实现了焦油的轻质化和高品质化。对热解半焦进行SEM、比表面积分析和热值测定,发现共热解半焦表面变粗糙,孔隙结构得到改善,热值明显高于褐煤单独热解半焦热值。     

褐煤与稻壳加水共热解特性研究

研究了试样中加水量对褐煤与稻壳共热解过程的影响.在原料中加水再进行热解,考察不同加水量下热解气体产物总量变化规律,并利用气相色谱分析热解气体产物组分的变化情况,同时分析加水量对热解剩余固体产物的影响.结果发现,随着加水量的增多,共热解气体产物总量增多,当加水量为原料质量的60%时气体产物增加最多;此外,加水量增多可以提高共热解气体产物中H2/CO比,但对CO2组分影响不大;不同加水量下固体转化率变化不大,但不同加水量对剩余物表面官能团有一定影响,从加水量为60%开始剩余固体表面含氧官能团有明显减少,这与加水量对气体产物的影响规律相对应.     

生物质与低阶煤低温共热解转化研究

将野生浮萍与长焰煤以不同比例掺混,采用自行设计的煤干馏实验装置进行生物质与煤共热解实验,对液体产物煤焦油进行GC-MS分析,以探索生物质与煤低温共热解的反应及煤焦油轻质化规律.同时采用热重分析仪,探讨生物质添加对煤热解过程的影响机理.结果表明,随着混合样品中生物质量的增加,焦油收率增大10％左右,焦油中直链烷烃及高附加值的萘、酚和芴等化合物得到一定的富集,实现了低温煤焦油轻质化的目的.样品失重率增大,TG曲线向低温区移动,热解活化能逐渐减小,长焰煤、生物质及其混合物热分解动力学模型符合准一级动力学方程,两者的掺混促进了整个反应的进行.     

甘蔗渣与褐煤共热解半焦的特性

利用自制的干馏装置进行褐煤与甘蔗渣的低温共热解实验,并探究甘蔗渣的添加量对热解产物产率及半焦品质的影响。研究结果表明,在甘蔗渣掺混比为20%时,产物产率的实验值与理论值偏差达到最大,此时焦油产率的实验值比理论值高出9.61%;FTIR检测表明半焦中主要含有-OH、C=C和C=O官能团,且甘蔗渣的添加能促进半焦中苯类化合物转化为其他类低分子化合物;SEM检测表明褐煤与甘蔗渣共热解半焦比煤样单独热解半焦孔隙发达;BET分析表明甘蔗渣与褐煤的相互作用不仅能提高共热解半焦比表面积,而且能改善孔径分布,使共热解半焦孔径有减小的趋势。半焦吸附重金属离子实验表明未经任何处理的煤半焦及甘蔗渣半焦对铅离子去除率分别达到78.42%和87.80%。     

褐煤提质技术现状

分析了国内外褐煤提质技术的发展现状,介绍了几种典型的褐煤提质工艺,并对国内褐煤提质技术的发展方向进行了探讨。     

水热处理对褐煤提质及其热解产物分布的影响

为了提高褐煤利用效率,强化水处理技术对褐煤提质的影响,采用高压反应釜对褐煤进行水热处理,考察了水热处理条件对煤低温热解产物分布的影响。结果表明,处理后煤样的碳、氢含量增加,氧含量降低,水热处理对煤样有脱氧提质作用。处理温度为260℃时,热解焦油产率相对提高19%,热解水产率降低了20%。通过固体核磁共振(NMR)分析可知,水热处理温度在180~260℃条件下,煤中分子有机结构中的弱化学键有一定断裂,含氧官能团逐步减少,热解水产率降低;芳香碳含量基本不变,芳香侧链增加,热解时容易断裂形成焦油,达到提高煤焦油产率之目的。但水热处理温度过高时,其热解焦油产率下降。     

Effect of lignite addition and steam on the pyrolysis of Turkish oil shales

Steam was found to be a more effective sweep gas than nitrogen at low velocities in fixed-bed pyrolysis of Goynuk oil shale but, at higher velocities and in fluidized-bed pyrolysis, the differences were considerably less marked. Relatively small but significant synergistic effects were observed between lignites and the two oil shales investigated — Goynuk and Seyitomer — under static retorting conditions. These effects were more pronounced with large concentrations of oil shales but disappeared in fluidized-bed pyrolysis, where conversions are considerably higher because mass transfer limitations largely disappear.     

喷动载流床中温度对霍林河褐煤快速热解产物的影响

在喷动载流床反应器内对霍林河褐煤的快速热解进行了研究,并对该煤的热解机理进行了初步分析。考察了在500～850℃范围内温度对热解产品产率分布及气体和液体产品具体组成的影响。分别利用气相色谱和色质联用仪来分析气体和液体产物的组成。实验结果表明,气体总产率及CO、H2和C1～5烃类的产率随热解温度的提高而增大;在热解温度为650℃时,液体产率最高,在煤粉粒径为0.125～0.18mm,液体产品的总产率可达23%,其中正己烷可溶物的产率可达30%以上,沸点340℃前馏分也达30%以上。液体产品中酚类产品较多;温度对液体产品的组成有极大的影响。     

褐煤及其热解产品利用现状

为了提高褐煤利用率,介绍了国内褐煤资源的储量形态、分布。分析了目前褐煤的利用途径,包括共伴生资源的利用、直接燃烧、干燥脱水与成型、气化、液化、制水煤浆与热解。并进一步分析了褐煤热解气、液、固产品的利用方向。提出了褐煤半焦利用的新方法,即利用半焦干法气化,或将半焦和热解废水等制成水煤浆,通过湿法气化制得合成气,再通过甲烷化催化剂将合成气制成甲烷,或将合成气通过费托合成制成汽油柴油。     

褐煤汽爆提质新方法

利用汽爆方法对内蒙褐煤进行了汽爆粉碎和改质初步研究,考察了汽爆设备、工艺条件和汽爆效果,同时进行了汽爆工艺条件对褐煤改质的影响。结果显示,单次汽爆过程对褐煤具有明显的粉碎效果,汽爆过程对褐煤具有显著的改质作用。停留1h,随着汽爆温度的提高,褐煤水分降幅达63．6％,挥发分降低11．3％,氧质量分数降低48％,含碳量提高了12．9％,褐煤质量得到明显改善。     

Pyrolysis and hydropyrolysis of Louisiana lignite

Pyrolysis and hydropyrolysis kinetics of five samples of Louisiana lignite have been studied in an atmospheric pressure TG system as a function of heating rate and atmosphere. Final pyrolysis temperature was always 800 °C. The total volatile yield (dry basis) was 33.5–43.8wt%. For all lignites the volatile yield in hydrogen was greater than that obtained in nitrogen at similar conditions. However, variation in heating rate produced an opposite result in the two atmospheres with volatile yield increasing with heating rate in nitrogen but decreasing in hydrogen. Results have been analysed using the distributed activation energy pyrolysis model and parameters compared to similar studies using North Dakota and Montana lignites.     

褐煤成型技术研究现状

中国褐煤资源丰富,由于其煤质特点,利用褐煤时需要进行提质加工。褐煤提质加工技术众多,国内外的褐煤提质加工技术主要包括热解提质加工工艺、脱水提质加工工艺及成型提质加工工艺等。褐煤成型技术可根据用户的不同需求,通过特殊的工艺,克服原煤存在的缺陷,生产出质量优良的产品;解决了褐煤易自燃、水分含量高等对长距离运输及储存不利的问题,具有明显的经济效益和环境效益。综述国内外褐煤众多提质工艺中的成型技术现状,介绍具有代表性工艺技术的主要特点,对比分析了国内外褐煤成型工艺技术的主要指标,总结了褐煤成型工艺技术在中国今后的发展。     

褐煤低温干馏及产物的利用

介绍了褐煤的性质及褐煤提质的常规方法。重点介绍了国内外褐煤低温干馏的典型工艺、特点及开发应用现状。分析了干馏工艺中不同的加热方式、热载体类型以及干馏条件对干馏过程和产品的影响。阐述了褐煤低温干馏产品-褐煤半焦、低温煤焦油以及焦炉煤气的综合利用途径。基于目前国内外褐煤低温干馏工艺大多数处于试验或示范性装置运营阶段,未实现大规模运行,指出未来褐煤低温干馏工艺应走大型化、多联产的新型工业化道路,进一步拓宽干馏产品的应用领域,提高其附加值和利用率,才能实现褐煤资源综合效益最大化和可持续发展。