二次反应对煤热解产品组成的影响

煤的热妥是煤炭转化过程中的第一步，通过热解可以产生高质量的热解煤气及珍贵的液体产品。然而在实际过程中，对热解产品的组成有不同的要求。因此，研究煤热解二次反应对实际过程有着重要的指导意义。     

煤热解和气化过程中硫分析出规律的研究进展

总结了当前煤中硫分的主要存在形态及其在煤转化（包括热解和气化等）过程中硫分变迁规律的研究进展,并探讨了煤阶和煤中硫的赋存形态,以及操作条件对煤中硫分析出规律的影响,这些形成了煤热解部分气化预脱硫工艺的理论基础,这对于指导燃前脱硫工艺的研究与开发是非常重要的。     

大同煤热解和加氢热解过程中产物生成规律的研究

在压力2MPa,温度350—650℃范围内,对比研究了大同煤分别在氮气和氢气气氛下热解过程中产物的分布和气体生成规律。研究表明,煤的热解和加氢热解转化率和水产率都随温度上升而增加;在热解条件下,焦油产率在500℃出现最大值。氢气对煤热解转化只有超过一定温度才具有促进作用,此时与热解相比具有较高的CO、CH4和C2^＋产率以及较低的CO2产率。     

淖毛湖煤在热解过程中钠的迁移转化规律

采用立式管式炉对淖毛湖原煤和洗煤进行热解,利用电感耦合等离子体-原子发射光谱（ICP-AES）、X射线衍射（XRD）等检测手段研究了淖毛湖煤在不同热解温度下碱金属钠的析出特性及不同赋存形态之间的迁移转化规律。结果表明：乙酸铵洗煤和盐酸洗煤的不溶钠在热解过程中会向乙酸铵溶钠和酸溶钠转化,其中钠的挥发性呈现增加的趋势,释放量在3%～24%;而水洗煤在热解过程中钠会从水溶态、乙酸铵溶态和酸溶态向不溶态和气相迁移转化。原煤中钠主要以水溶态为主,在热解过程中水溶钠会向其他形态转化,其中钠的挥发性先减少后增加,在600℃达到最低。低温下钠的挥发来自乙酸铵溶钠的分解,高温下水溶钠和酸溶钠会进入气相,使得原煤和洗煤在800℃时钠的挥发速率增加。     

热解条件对西湾煤与秸秆流化床加压共热解的影响

在流化床加压热解装置中考察温度、压力、气氛和生物质掺混比等条件对西湾煤与秸秆共热解特性的影响,结果表明:在600℃,0.3 MPa,100%N₂气氛条件下,随着生物质掺混比增加,共热解油产率先增加后降低,实验值均大于计算值;当生物质掺混比为30%(质量分数)时,共热解油的实验值达到最大(16.90%),高于计算值(13.05%);热解压力由常压升至1.0 MPa时,受高氢分压作用下较多的氢分子参与自由基的加氢饱和作用,共热解油产率先增加后降低,在0.3 MPa时共热解油产率达到最大(17.90%);100%(体积分数,下同)N₂,100%CO₂和50%CO₂+50%H₂气氛下的共热解油产率分别为16.73%,16.55%和16.07%;与焦油相比,共热解油的密度变化不大,在元素中碳的质量分数由79.32%降低至71.80%,硫的质量分数由0.60%降低至0.31%,n(H)/n(C)增加;共热解油中脂肪烃、芳香烃和含氧化合物的质量分数降低,酚类组分的质量分数增加,三环及以上的多环产物裂解为小分子化合物,油品质量得到改善。     

煤红外快速热解过程中床层对二次反应的影响

针对煤快速热解研究中样品添加量少(mg级)、焦油收集难等问题,本研究利用压片法制备微薄厚度(mm级)的煤层,并采用红外加热装置考察大添加量(g级)、微薄煤层的快速热解特性。对比堆积煤样和不同煤压片厚度(1.5~3 mm)与个数(1~2)的压片煤样热解特性发现,压片煤层热解过程的二次反应受到明显抑制,焦油产率急剧增加,在1000℃时达9.96%,为格金分析的1.5倍,实现油气产量的同步增长。模拟蒸馏分析发现,堆积状态下焦油以沥青质为主,而微薄煤层制焦油含大量轻油、酚油、萘油、洗油和蒽油。GC-MS和FTIR分析表明,随煤层厚度和个数的减少,焦油组分和含量提高,芳香烃类和含氧官能团吸收增加,进一步验证煤快速热解过程中煤层厚度对焦油产率和品质的影响,揭示在二次反应充分抑制下煤高温热解的初级反应特性。     

煤热解过程中酚类化合物生成机理及数学模型

在深入研究前人工作的基础上，结合煤分子结构研究的最新进展，提出并定义了“酚类形成”，“酚类分解”，“中间酚类”，“酚类生成”和“键寿命”等概念，建立了酚类形成与分解相互竞争的Ｆ－Ｄ－Ｃ酚类生成机理模型，并以此为基础建立了描述酚类总产率ｆ（ｔ）与热解温度ｔ关系的数学模型。用正态分布函数模拟酚类形成，用威布尔分布函数模拟了酚类分解，二者结合构成了ＭＲＦ酚类生成的数学模型。采用无约束非线性单纯形搜索法进     

内构件固定床反应器中不同水分煤的热解特性

通过在有无内构件(传热板和中心集气管)固定床反应器中研究不同水分含量煤的热解特性,考察了两反应器中煤料的升温特性、热解产物分布、焦油品质以及气体产物组成和半焦热值。结果表明,内构件可以强化传热和调节热解产物在反应器内的流动,相对无内构件反应器,有内构件反应器的反应时间缩短近一半。在有内构件反应器中,当煤水分增加,导致煤热解反应要求的时间延长,焦油中轻质组分(沸点低于360℃)含量明显升高,焦油收率先增加后降低,热解水和热解气产率升高,而无内构件反应器的热解产物无明显差异。当加热温度900℃时,煤水分从0.41%(本文中无特殊说明的均为质量分数) 增加至11.68%,焦油产率从9.21%增长到10.74%;当煤水分增加到15.93%,焦油产量下降到10.26%。两反应器气体平均组成随水分增加的变化趋势相似,气体热值均随水分增加呈下降趋势。     

煤热解过程分析与工艺调控方法

通过煤热解技术获取紧缺的油气资源是低阶煤清洁利用的有效途径之一。针对煤热解工艺存在焦油产率与品质难以控制以及焦油中粉尘含量高等关键技术问题,从煤的热解反应机理出发,详细探讨了热解挥发分二次反应的种类和发生条件以及影响热解过程的主要因素,结合煤热解技术应用,总结了逆向传热与传质所导致的挥发分气相二次反应是焦油产率下降的主要原因;同时,分析了热解过程中煤颗粒破碎机理以及煤热解过程中粉尘的主要来源。在前人研究结果的基础上,提出控制热解挥发分的流动方向从高温区向低温区流动、热解耦合气化以及耦合原位的焦油提质与除尘等方法可以调控煤热解过程,抑制重质焦油生成、提高焦油中轻质组分含量以及减少焦油中的含尘量,从而实现煤的定向热解。     

不同变质煤热解和气化中燃料氮的转化规律

利用水平管式炉对不同变质程度煤进行了热解和气化实验,并利用傅里叶红外气体分析仪对热解和气化过程中主要含氮产物的释放规律进行了研究.结果发现,煤的变质程度对煤热解和气化过程中HCN的释放具有重要影响,而对NH3的释放影响较小.对于低变质程度煤来说,挥发分含量较高,而挥发分的深度裂解是HCN产生的主要来源.因此,低变质程度煤热解过程中转化为HCN的燃料氮份额高于高变质程度煤;对于不同变质程度煤在热解过程中转化为NH3的燃料氮份额则大致相当.对不同变质程度煤在CO2气氛条件下气化反应过程中含氮产物生成规律的研究发现,焦炭氮几乎全部转化为NO;转化为NH3的燃料氮份额有所增加;除印尼褐煤外,转化为HCN的燃料氮份额也有所增加;此外,对CO2气化过程中NO的生成机理进行分析,认为焦炭氮的直接氧化可能是NO产生的主要来源.     

重金属元素在煤热解过程中的分布迁移规律

针对大同煤、神府煤和新汶煤 ,进行热解实验 ,计算了煤中五种重金属元素砷( As)、镉 ( Cd)、铬 ( Cr)、汞 ( Hg)和铅 ( Pb)在热解三相产物中的分配比例 .进行正交设计实验 ,研究了热解终温、热解升温速率及煤中的灰分含量对重金属元素在热解反应中的分布、迁移的影响 ,发现热解工况和灰分含量对重金属元素在热解产物中的含量有相关性 .采用三变量相关分析法 ,建立了重金属元素在热解产物中的回归模型 ,用该模型对不同热解产物中的重金属含量的实测值进行预报 ,结果表明实测值与预报值有较好的符合     

煤热解过程中氮的分配及存在形态的研究进展

介绍了不同热解条件下煤中氮行为研究方面的基本情况,对煤中氮的存在形态和影响氮在热解产品分配因素如煤种,温度,压力,停留时间,粒径,煤阶等作了初步探讨,并给出了ＨＣＮ和ＮＨ３可能的形成途径。     

显微组分在热解过程中的相互作用

在镜质组中加入5%等不同含量的稳定组或丝质组配制了两组分试样;以正交试验原理配制了九种三组分模拟煤样;用PRT-1型热天平在常压、线性升温,N_2流动气氛条件下考察了各试样的热解特性。研究表明:各显微组分在热解过程中的相互作用可用热解游离基“大碎片”和带游离基的小基团之间的三类不同反应来解释;三组分模拟煤样在温度T时的累计失重率X_N(%)可用X_N=X_ih_if_i求取其中相互作用系数f_i的数值分布与y=c·exp(b/x)相似。     

煤中氯的赋存形态与释放特性的研究进展

从煤中氯的赋存形式、测定方法、释放特性和控制技术等方面,对国内外的煤中氯研究现状进行了评述。到目前为止,氯在煤中的赋存形式仍未有统一的结论,但都认为燃烧过程煤中氯主要以氯化氢的形式释放,将对燃烧设备燃烧区、加热器等部位产生腐蚀并污染环境。研究结果表明采用洗煤技术可以有效降低煤中的氯含量。     

甘肃天祝煤加压热解焦油组成与性质的研究

在积分反应器中，制得甘肃天祝煤的热解焦油。采用化学方法和高效液相色谱、核磁共振仪等现代测试技术对在不同热解压力、气氛等工艺条件下所得焦油的组成和性质进行了各种参数的测定分析。结果表明：提高热解压力，在两种气氛（Ｎ＿２和Ｈ＿２）中会使焦油中的轻质组分特别是ＢＴＸ（苯、甲苯、二甲苯）和ＰＣＸ（苯酚、甲酚、二甲酚）显著增加，从而提高了油品质量；焦油的平均分子量减少；焦油总的平均分子芳环数在１～２之间居多，芳环侧链最长的链为三个键。     

一种低变质煤微波热解过程分析

微波闪速热解是低变质煤转化的一种新工艺.研究了微波加热条件下原煤粒度变化对热解产品质量和收率的影响.结果表明,微波加热条件下,10min左右煤料温度可达到750℃,22min焦油收率就可达到12%左右,比常规加热提高4%;热解煤气中氢气、一氧化碳和甲烷含量大幅度提高;原料煤粒度对各种产品的收率影响不大.因此该工艺可用于粉煤的快速热解,为煤气的进一步综合利用奠定了基础.     

大尺度褐煤的地下气化热解特性

为了考察地下气化过程中干馏和干燥作用对于气体产物组成的影响,以乌兰察布原煤为研究对象,采用大直径固定床反应装置进行了150℃～800℃范围内热解气体的形成与释放研究.结果表明,大粒径褐煤热解在400℃才开始有气体逸出,随着温度的升高气体总产率升高,平均孔径和孔容积呈现先增大后减小的趋势;不同粒度的块状煤有效气体析出规律大致相同,但5cm见方的褐煤呈现气体析出缓慢、产量较大的趋势;在慢速升温和中速升温过程中,5℃/min的升温速率可以明显增加大粒度褐煤热解失重率,提高气体产率.     

霍州煤氧化性气氛下热解预脱硫及硫的变迁

利用流化床反应系统对霍州原煤在氧气浓度(体积分数)分别为2.5%,5.5%和8.5%O2-N2混合气,热解温度分别为400℃,500℃,600℃,700℃和800℃,热解停留时间为20min的条件下进行了热解预脱硫的研究.结果表明,在氧气浓度为5.5%,热解温度为700℃时的脱硫效果最佳,脱硫率可达70%以上.而且,与惰性气氛下热解相比,半焦产率没有明显降低.当继续加大氧气浓度或升高热解温度时,虽然脱硫率有所增加,但是半焦产率却大大降低,且半焦产率的降幅要大于脱硫率的升幅.通过热解质谱(PY-MS)实验表明,在1%O2-He气氛下,SO2和CO2在500℃以前的逸出趋势基本相同,这说明氧气在低温时对不稳定有机硫中的C-S键能够选择性断裂,此时煤中的C-C键不受影响;随后CO也开始逸出,使得它们的逸出趋势稍微发生了变化,最后这三个峰基本在同时达到了最大,这是由于随着温度的升高,C-S键被氧气选择性断裂的同时,C-C键也大量参与到了反应中来,使氧气由原来的过量变得相对不足,从而使得部分碳转化为CO.     

煤热解与水蒸气气化中NH3的生成规律探讨

研究了吡啶在常压平推流管式反应器中于 65 0℃～ 1 30 0℃范围内的热分解和水蒸气气化 ,重点考查了温度、停留时间以及 H2 O/N(摩尔比 )对其中 N在热解与气化过程中转化形成NH3 的影响 ,初步探讨了 NH3 生成的机理 .实验结果表明 :吡啶在热解过程中存在一个最佳反应温度 ,而在水蒸气气化条件下生成的 NH3 则随温度的升高而增大 ;吡啶在管内的停留时间越长 ,热解气化生成的 NH3 量越大 ;在水蒸气气化过程中 ,H2 O/N存在一个最佳比 .