气氛、温度对煤热解过程中NH3和HCN释放的影响

为了实现煤的洁净转化,研究煤热解过程中N转移的机理,实验在固定床反应器上采用程序升温法对云南煤在不同温度下进行了氩、甲烷、15%水蒸气/氩和15%水蒸气/甲烷气氛下的煤加氢热解研究,主要对热解过程中产生的No2主要前驱物NH3和HCN的释放规律进行了考察,实验表明云南煤热解释放的NH3随热解温度的升高而增加,但是HCN...     

反应气氛对煤热解过程中NH3释放的影响

为了实现煤的洁净转化 ,研究煤热解过程中 N转移的机理 ,实验在固定床反应器上采用程序升温法对碳含量不同的三种煤样进行了氩、甲烷、1 5 %水蒸气 /氩和 1 5 %水蒸气 /甲烷气氛下的煤加氢热解研究 ,主要对热解过程中产生的 NOx 主要前驱物 NH3 的释放规律及其影响因素进行了考察 .实验表明 ,由于水蒸气、甲烷提供了活性含 H集团 ,促进了热解过程中 NH3 的生成 ;另外 ,甲烷和水蒸气之间的协同作用 ,可以提供更多的活性含 H集团 .煤特性、反应温度和反应时间是影响 NH3 生成和半焦产率的主要因素 .     

铬革屑热解NO、NH3和HCN的释放特性

采用傅里叶变换红外光谱仪对铬革屑热解过程中NO、NH₃以及HCN的释放特性规律进行研究,探讨了随着时间的变化,热解温度对这3种含氮气体释放特性的影响。结果表明,热解过程中NO、NH₃以及HCN的释放随温度的升高呈现不同的规律。在热解温度较低的情况下含N气体的释放较少,其中NH₃的释放占主导。随着温度的升高,NO、HCN的释放量上升,尤其在550℃,HCN的释放率反超NH₃,释放的浓度达到500 ml·m^-3以上,NH₃的释放率维持在10%~15%。高温区HCN的释放存在迅速升高的过程,NO的释放量相对较少。NH₃的释放主要与胶原蛋白中氨基结构的破坏有关,如酰胺及酰胺带结构,而HCN主要来自于焦含氮结构的二次裂解,以及热解液体中含氮杂环物质的分解。NO的释放主要与C=O,C-O/C-O-C等含氧基团的变化以及原料中的N/O比例有关。     

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 .     

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.     

神木煤热解形成NOx前驱物的影响因素研究

热解是煤加工的重要基础过程，它是煤燃烧、气化的初始和伴随反应。通过固定床石英反应器研究了不同的热解方式、加热速率、气体流速和粒径对神木煤形成NO，的前驱物HCN和NH3，的影响规律，得出以下结论：终温和加热速率越高，形成的HCN和NH，的量越大；粒径的变化对HCN和NH3的影响规律不同；气体流速对HCN和NH3的形成受加热方式的影响。     

甲烷活化与煤热解耦合过程提高焦油产率研究进展

热解是实现煤清洁高效利用的重要途径之一。针对传统煤热解焦油收率低的现状，从煤热解反应机理出发，围绕甲烷催化/等离子体活化与煤热解过程耦合提高焦油收率的研究工作进行综述，重点介绍了甲烷部分氧化、甲烷二氧化碳重整、甲烷芳构化、甲烷水蒸气重整及甲烷等离子体活化与煤热解耦合过程特点以及对焦油产率的影响。结果显示，相对氮气和氢气气氛下热解，耦合过程焦油产率显著提高，并具有煤种普适性。同时借助同位素示踪技术对耦合过程焦油产率提高机理进行分析。结果表明，甲烷经催化/等离子体活化后产生的活性物质通过与煤热解形成的自由基结合，参与了焦油的形成，是焦油产率显著提高的根本原因。耦合反应器的设计和甲烷活化催化剂的开发是今后该过程工业应用的关键。     

固体热载体煤热解过程中氮的迁移

在固体热载体煤热解实验装置上考察了石英砂、燃烧灰和气化半焦为热载体对煤热解过程中氮迁移的影响.固体热载体煤热解过程中,热解温度升高有利于煤中挥发分析出,可以促进煤中含氮官能团发生断键,利于氮的脱除.快速热解可促进煤中氮脱除生成HCN和NH3.分别以石英砂、燃烧灰和气化半焦为热载体,研究表明:热载体中矿物质可促进焦油氮分...     

煤中固有矿物质在热解过程中对氮释放的影响

采用管式炉固定床反应器,考察了平朔煤( PS)、神木煤( SM)和阳城煤( YC)三种不同变质程度的煤种在热解过程中的HCN和NH3 释放规律,主要讨论煤中所固有的矿物质在这一过程中对氮分配的影响.结果表明:不同变质程度的煤种脱除矿物质后,均表现为热解过程中的NH3释放量减少,其减少程度与灰分的性质有关;而HCN的释放与煤中矿物质的关系却受煤变质程度的影响;同时矿物质对不同形态氮的分配也有明显的作用.     

磷酸盐废渣水蒸气热解处理研究

磷铝分子筛制备过程中产生含有机模板剂及磷酸盐的废水，在废水中加入调节助剂进行蒸发浓缩可回收有机胺，但同时产生大量磷酸盐废渣。为去除磷酸盐废渣中残留的有机模板剂以实现磷酸盐的资源化利用，采用水蒸气热解法对磷酸盐废渣进行深度处理，详细考察了助剂种类、水蒸气热解温度和水蒸气用量等条件的影响。结果表明，以氧化钙为调节助剂蒸发浓缩产生的磷酸盐废渣，经水蒸气热解处理后可得到符合GB/T20412-2021《钙镁磷肥》肥料标准的资源化产品。在水蒸气与磷酸盐废渣质量比为30:100，于400℃水蒸气热解处理2 h后得到的固体产物中有机模板剂可完全去除，处理后废渣中的总有机碳≤0.5%（质量分数），有效磷≥30%。     

浮选对煤热解过程中NH_3生成的影响

介绍了采用固定床反应器对神东、新疆和小龙潭原煤及其浮选后所得精煤和尾煤在873K～1 173K温度、420mL/min Ar气氛下热解NH_3生成的实验研究。结果表明,浮选得到的精煤和尾煤在热解过程中释放的NH_3量与原煤释放的NH_3量相比不同,且随煤的变质程度的变化而变化;浮选改变了NH_3的生成率,但没有改变其随温度的变化趋势。精煤、尾煤与原煤一样,在快速热解过程中,NH_3的生成由进样阶段决定。煤氮生成NH_3的转化率均随着温度的升高而增大,但高于1 173K时,NH_3的生成率变化不大;精煤在程序升温热解和快速升温热解过程中,生成的NH_3均比原煤少,尾煤在两种热解条件下表现不同。实验证明,浮选改变了NH_3的生成率,而且NH_3的生成率和煤中所含的S及矿物质有关。     

煤程序升温与等温热解特性及动力学比较研究

采用热重分析仪和微型流化床分别考察了不同煤阶五个煤样的程序升温和等温快速热解的挥发分析出特性和反应动力学.程序升温实验揭示了热解气体的析出顺序依次为CO2,CO,CH4和H2,而等温热解实验证明CO2和CO的析出先于CH4和H2.微型流化床等温快速热解的挥发分气体总量析出活化能为17kJ/mol～35kJ/mol,小于程序升温热解的活化能.CO2和CO的反应级数与1接近,而CH4和H2的反应级数与1偏差较大,反映了这两类气体在生成机制上存在差异.     

煤拔头工艺中煤与生物质快速热解的气体产物分布

在模拟煤拔头快速热解条件下,实验研究了煤、生物质及其混合物热解产物的产率、气体组成及气体热值随热解温度的变化规律. 结果表明,褐煤与生物质混合热解遵循单一物质的热解规律,但生物质配入比例对混合热解产物产率有一定影响;其质量配入比例低于50%时,随生物质配入量增加,气体产率增加,800℃时气体产率可从50%以下增加到60%以上;其配入比例增大至50%以上时,气体产率下降5%. 褐煤与生物质混合物热解产物的气体组成与原料单独热解时相似,均以CO2为主,其次为CO, H2,烃类组分中以CH4和C3H6为主,C2H4, C2H6, C3H8次之,C4H8略少,混合物热解气体中CH4含量比褐煤单独热解时高7%以上. 热解温度对气体的热值影响较明显,高温下热解气体热值高,热解温度500~800℃、生物质与褐煤质量配比为1:2时,热解气体的热值从11.38升至16.10 MJ/m3. 拔头条件下,褐煤与生物质混合快速热解的气体产率较高,有利于提高热解气体热值.     

阻燃剂对软质聚氨酯泡沫热分解产生氰化氢的影响

利用自制氰化氢(HCN)获取装置,分别就阻燃剂种类、含量等因素对软质聚氨酯(PU)泡沫热解产生HCN的影响进行了实验研究。结果表明,不同的阻燃剂对软质PU泡沫热解产生HCN的量有显著影响,氯化镁、二氰二胺、磷酸二氢铵、磷酸二氢钾和四硼酸钠(Na2B4O7•10H2O)能减少HCN的产生,而氯化铵、硫酸铵、磷酸铵使HCN产生量增加。经Na2B4O7•10H2O阻燃的软质PU泡沫热解产生HCN的量随Na2B4O7•10H2O量的增加而减少。当Na2B4O7•10H2O的用量为23.08 %时,HCN释放量为3.2915 mg/g,是不加阻燃剂时的38.33 %。     

氯化铵氯化氧化镧(铈)的反应过程及其动力学

通过考察反应温度、时间、氯化铵用量对氧化镧(铈)氯化的影响及氯化镧(氯化铈)结晶水合物的热解行为,研究了氯化铵氯化氧化镧(铈)的反应过程及其动力学. 结果表明,在氯化的温度范围,既有氯化铵直接参与的氯化反应发生,又有氯化铵热解产物HCl使稀土氧化物氯化的反应存在. 氯化镧(氯化铈)发生气相水解或氧化反应生成LaOCl, CeOCl, CeO2. 氧化镧(铈)氯化反应的表观活化能Ea分别为43.73和140.67 kJ/mol,过程限制环节是界面化学反应控制.     

黏结煤与不黏煤共热解特性研究

为了利用内构件反应器热解技术实现黏结性煤的高值化利用,采用TG-MS和固定床反应器研究了黏结的山西兴县煤(简称XX煤)与不黏的先锋褐煤(简称XF煤)共热解时的破黏和热解特性。TG-MS实验结果表明,XX煤与XF煤配制的混合煤比XX煤黏性小,且XF煤促进了XX煤热解,混合煤热解行为是两种煤共同作用的结果。固定床热解实验表明,煤粒径越小,降黏越显著;XX煤和XF煤的比例(XX:XF)越小,降黏越显著,XX:XF小于5:5时,可消除结焦团块;XX:XF越小,半焦产率越低,焦油和煤气产率越高;随XX:XF减小,焦油中<170℃和230~300℃的馏分含量先升后降,XX:XF=6:4~3:7时最高,170~210℃、210~230℃和300~360℃的馏分逐渐增加,>360℃的馏分含量不断降低;随XX:XF的减小,H2含量先升高后降低,在XX:XF=3:7时最高;CO含量呈略微升高趋势;CO2含量先逐步升高,在XX:XF=6:4达到最高,然后从XX:XF=5:5开始降低,在XX:XF=3:7达到最低,然后又开始升高;CH4及C2~C3组分含量呈下降趋势,而H2+CO+CH4 (煤气中有效组分之和)的含量先下降再升高接着再降低,在XX:XF=6:4时最低,XX:XF=3:7时最高。XX:XF越小,虽半焦的C/N和C/H不断减少,但C元素含量增幅和N, H元素含量减幅增大;比表面积越大,内孔结构越多越大,起燃温度越低,燃烧越彻底。     

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。     

Experimental and mechanistic study on chemical looping combustion of caking coal

Under high-temperature batch fluidized bed conditions and by employing Juye coal as the raw material,the present study determined the effects of the bed material,temperature,OC/C ratio,steam flow and oxygen carrier cycle on the chemical looping combustion of coal.In addition,the variations taking place in the surface functional groups of coal under different reaction times were investigated,and the varia-tions achieved by the gas released under the pyrolysis and combustion of Juye coal were analyzed.As revealed from the results,the carbon conversion ratio and rate were elevated significantly,and the vol-ume fraction of the outlet CO2 remained more than 92％ under the oxygen carriers.The optimized reac-tion conditions to achieve the chemical looping combustion of Juye coal consisted of a temperature of 900℃,an OC/C ratio of 2,as well as a steam flow rate of 0.5 g·min-1.When the coal was undergoing the chemical looping combustion,volatiles primarily originated from the pyrolysis of aliphatic-CH3 and-CH2,and CO and H2 were largely generated from the gasification of aromatic carbon.In the CLC process,H2O and CO2 began to separate out at 270 ℃,CH4 and tar began to precipitate at 370 ℃,and the amount of CO2 was continuously elevated with the rise of the temperature.