甲烷浓度对天然气与煤共热解的影响

天然气与煤共转化技术是一种新的合成气工艺。利用热天平比较研究了在甲烷气氛和氮气气氛下褐煤的热失重规律,研究发现在350℃~650℃之间,甲烷气氛下煤热解的失重速率要高于氮气气氛下的失重速率,表明由于甲烷的存在促进了煤的热解。通过不同甲烷浓度下常压固定床褐煤的热解气相产物分析表明,甲烷的存在不仅使煤的热解发生变化,而且甲烷浓度的变化对碳氢组分的析出规律也有较大影响,C2、C3、C4的析出在400℃~500℃温度区间内最为强烈,而随着甲烷浓度的增大,轻质烃的析出浓度基本呈上升趋势。     

基于停流动技术的甲苯热解实验与动力学模型研究

建立了一套停流动技术与紫外光吸收监测相偶合的实验装置,可研究生物质焦油的热解反应机理。该装置有效地应用于研究高温快速反应,监测活性反应中间体。甲苯是固态燃料热解焦油的主要成分,已作为焦油模型化合物用于研究焦油还原NOx的反应。利用停流动实验装置,进行了在973．15～1273．15K温度范围内的甲苯裂解主要反应途径：C6H5CH3—＋C6H5CH2＋H（1）的研究。通过监测苄基（CsHsCHz）在266．11mm处紫外吸收的变化,结合甲苯热解化学动力学模型计算苄基浓度随时间的变化,得到反应（1）的一阶速率表达式为k1=1．88×10^16exp（-363．012／RT）。     

焦油模型化合物萘裂解耦合铁矿直接还原炼铁

以铁矿粉作为焦油裂解的催化剂,将焦油降解与铁矿还原相耦合,利用还原铁矿的催化作用,促进焦油降解转化,同时强化铁矿还原。选取焦油模型化合物萘,通过实验探讨不同热解温度、质量配比、铁矿粉粒径对模型化合物转化率、热解气体产量以及铁矿粉还原度的影响。结果表明:热解温度为600~1 000℃时,铁矿粉作用下萘的转化率随热解温度的升高而迅速增加;改变质量配比、铁矿粉粒径对萘的催化转化均有很大影响;在最优操作条件下(热解温度为1 000℃,热解时间为30 min,铁矿粉粒径为74~98μm,质量配比为1∶1),萘的转化率可达到84.5%,铁矿粉还原度可达到78.5%。     

生物质二次裂解制取氢气的研究

采用生物质热解及二次裂解的方法制取富氢气体.通过对生物质热解产生的气液体成份进行二次裂解,实现热解组分中焦油等含氢化合物的深度转化,提高产品气体中氢气的含量,同时解决了热解产品气中焦油不易去除的难题,得到洁净的富氢气体.实验选用稻壳为原料,分析了热解温度和物料滞留时间等因素对热解气体成份的影响,比较了热解气体和二次裂解气体成份的变化,同时分析了水蒸汽、催化剂等因素对裂解气体成份的影响.实验结果表明,热解温度和物料滞留时间的增加提高了热解气体中氢气的含量,二次裂解、水蒸汽和催化剂的引入都能在一定程度上提高产品气中H2的含量.实验最终表明,氢气体积含量可达到60%以上.     

储运油泥热解机理研究

利用管式炉,通入氯气和二氧化碳两种不同气氛,研究储运油泥的热解特性.分析油泥的气、液、渣的不同特性,探讨两种气氛下的不同热解特点.二氧化碳气氛下油泥热解的最佳温度为450℃,而氮气气氛下为500℃2.二氧化碳气氛下的渣是致密性渣,氮气气氛下是薄壁型渣.冷凝液中的低烷烃类、单环芳烃,二氧化碳气氛下比氮气气氛下高.而气体成分中甲烷和氢气含量氮气气氛比二氧化碳下高.得出同温度下,氮气的热解程度大于二氧化碳,而且二氧化碳参与了热解反应.     

β-O-4型木质素二聚体模型化合物热解机理研究

针对β-O-4型木质素二聚体模型化合物(愈创木酚基甘油-β-愈创木基醚),通过密度泛函理论计算方法研究其热解反应机理。研究结果表明,该二聚体初始热解过程中Cβ—O键均裂解离能与两种协同断裂反应能垒远低于Cα—Cβ键均裂解离能;进而深入探究该二聚体分别经历Cβ—O均裂以及两种协同断裂反应的后续反应路径及其所生成的不同产物,其中Cβ—O均裂机理是该二聚体热解的最优机理,后续所形成的能量最优产物为愈创木酚与3-甲氧基-4-羟基苯乙烯。     

二次热解对污泥热解产物影响的研究

针对上海市污水污泥,以提高热解气体、抑制热解焦油为目标,利用两段固定床反应器,研究二次热解温度对污泥一次热解挥发分的热解特性的影响。利用气相色谱定量研究不同二次热解温度下热解气中H2、CO、CO2、CH4的含量变化。利用全二维气相色谱-飞行时间质谱联用仪(GC×GC-TOFMS)定性研究不同二次热解温度下热解油化学组分。结果表明:二次热解温度高于600℃时,热解气体产率明显增加,液体产率明显减少。这表明,在仅改变上段固定床二次热解温度的条件下,一部分污泥热解油通过高温二次热解转化为气体。其中CH4是受二次热解影响最大的气体,相比于一次热解,当二次热解温度高达700℃时,CH4的累计释放量增加了7.0倍,这表明热效应明显促进了污泥热解挥发分的脱甲烷反应。为了更好地揭示污泥热解油转化成热解气的机理,运用GC×GC-TOFMS分析污泥热解油中上千种化合物。我们猜测长链脂肪含氮化合物主要通过脱甲烷反应产生CH4。酮类通过脱羧反应生成CO。     

磷酸催化热解木质素模化物的反应机理研究

采用密度泛函理论计算及快速热解-气相色谱/质谱联用(Py-GC/MS)实验相结合的方法,研究磷酸对β-O-4型木质素二聚体模型化合物苯乙基苯基醚(PPE)热解过程的影响。计算结果表明:磷酸以氢键方式与PPE结合形成复合物H3PO4-PPE,并影响PPE的热解反应。在非催化热解过程中,PPE主要发生Cβ-O键、Cα-Cβ键均裂反应和协同断裂反应(逆烯反应和Maccoll消除反应);在磷酸催化作用下,Cβ-O键、Cα-Cβ键均裂反应的能垒会升高,而上述2种协同断裂反应的能垒会降低,同时还会促进一种新协同断裂反应的发生,且其反应活性优于Cβ-O键、Cα-Cβ键均裂反应、逆烯反应和Maccoll消除反应。实验结果表明,磷酸可促进PPE协同断裂反应的发生,同时抑制均裂反应的发生,与计算结果相符。     

麦秸催化热解的TG-FTIR分析

在升温速率为20℃/min,催化剂为纯CaO和煅烧后的白云石（CaO/MgO）,氮气气氛下进行麦秸的热解和催化热解试验。由TG曲线可见麦秸催化热解可以提高其最大失重率,由DTG曲线可见催化热解有两个挥发分析出峰,通过比较说明添加催化剂有利于热解反应的进行,并且CaO/MgO催化效果更明显;对挥发分最大吸光率和第二大吸光率的红外谱图进行分析,再次证明了催化剂的效果;对挥发分大量析出阶段的主要气体CO2、CO、CH4、SO2的表观生成过程进行了研究分析;通过热解反应动力学的计算,采用Ozawa-Doyle法进行数据处理,表明添加催化剂后麦秸的热解活化能降低,有利于热解反应的进行。     

稻壳连续热解特性研究

在自行研制的生物质连续热解反应装置上进行稻壳连续热解和二次裂解实验研究。随着稻壳热解温度的提高,炭产率降低,气体产率增加,液体产率先增加后减少;随着滞留时间的减少,炭产率、液体产率增加,气体产率减少。稻壳热解气以CO2和CO为主,且二者为竞争关系,热解温度提高,CO2产量降低,CH4、H2、C2H4、C2H6产量增加,CO的产率变化不大;滞留时间对热解气组分影响不大。二次裂解温度提高,裂解气中的H2、CH4、C2H4含量明显增加,二次裂解温度为800℃时,H2产率达到12%。稻壳500℃热解挥发物600℃二次裂解木醋液中醋酸含量高达49.44%,焦油中检测到的物质主要为丙酮和异丙醇。