煤油共炼双组分溶剂油煤浆黏温特性及液化反应性

煤油共炼技术是煤与劣质油清洁高效利用的重要途径。以循环溶剂、石油基重质油和褐煤为研究对象,考察了油煤浆浓度、溶剂性质、双组分溶剂(循环溶剂和重质油)配比对油煤浆黏温特性的影响,研究了双组分溶剂油煤浆的液化反应性。结果表明,随温度升高,油煤浆黏度迅速降低至较低值|相同条件下,浓度越大,黏度越大。双组分溶剂油煤浆流变特性优于重质油油煤浆|重质油含量越高,黏度反增温度越低,反增幅度越大|重质油含量为30%时,黏度反增温度为240℃,反增幅度最大。在煤油共炼过程,双组分溶剂可以配制更高浓度的油煤浆。双组分溶剂油煤浆煤油共炼过程中存在协同效应,循环溶剂优化了活性氢的传递转移,阻断了结焦过程。当重质油加入量小于等于20%时,可获得更高的油收率和更低的沥青产率。随重质油加入比例增加,产品油馏程升高,双环芳烃和链烷烃含量增大。     

不同重油作为煤油共炼溶剂的成浆性研究

以高温煤焦油、催化裂化油浆、常压渣油为研究对象,研究3种重油与新疆低阶烟煤配制的油煤浆的成浆性,成浆性主要考察其流变性和稳定性,其中流变性主要研究输送过程和升温过程中黏度变化的影响因素及其主要影响因素,稳定性主要研究静止体系和湍动体系下上下两层的密度差。试验结果表明:在相同温度和煤浆浓度条件下,其黏度从高到低的次序依次为常压渣油体系的黏度、催化裂化油浆体系的黏度、高温煤焦油体系的黏度,但随着温度的升高,不同重油对油煤浆黏度的影响会逐渐减弱;在催化裂化油浆的油煤浆体系,温度在黏度变化过程中起决定性作用,而高温煤焦油为溶剂时,除了温度之外,溶胀作用也有重要的影响;高温煤焦油作为溶剂时,在升温过程中出现了黏度峰。在静止体系和湍动体系中,3种重油作为溶剂时其稳定性从高到低的次序依次为高温煤焦油、催化裂化油浆、常压渣油。     

溶剂黏度与油煤浆黏度的关系研究

为解决煤炭液化过程中油煤浆易发生沉积堵塞管路的问题,优化传统循环溶剂的性能,对循环溶剂及二元溶剂(低附加值石油重质副产物A油与循环溶剂的掺混体)所配制的油煤浆黏度的变化规律进行了研究,探讨了循环溶剂与二元溶剂的流变特性,分析了A油掺入量对油煤浆黏度的影响及溶剂黏度与油煤浆黏度的关系.研究表明:石油重质副产物A油与循环溶剂组成的二元溶剂黏温特性较差,二元体系油煤浆的最佳配制温度为80℃,当石油重质副产物A油的加入量为5%或10%(质量分数)时,油煤浆的黏度与油煤浆中溶剂黏度的对数值呈良好的线性关系.     

煤焦油石油焦浆成浆特性实验研究

通过研究煤焦油石油焦浆的成浆特性、流变性以及稳定性,考虑了浆体温度和添加剂对油焦浆成浆特性的影响。随浆体温度的升高,油焦浆的黏度逐渐下降。往浆体中加入了十二烷基苯磺酸钠或op乳化剂后,浆体的黏度随温度的升高下降更加迅速。当石油焦浓度小于30%时,浆体呈现出剪切变稠的胀塑性流体特性;随浓度的增大,当浓度大于40%的情况下,浆体呈现出剪切变稀的假塑性流体特性。油焦浆的稳定性较差,通过加入十二烷基苯磺酸钠或op乳化剂,可以使浆体在静置3 d和7 d后仍保持较好的流动性和稳定性,但随浆体浓度的增大,稳定性能会降低,特别是当石油焦浓度超过50%后,浆体将无法稳定保存3 d以上。     

高温高压下油煤浆黏度的变化及影响因素

为研究高温高压下油煤浆的黏温特性及变化机理，测量了220~450 ℃范围内的煤浆黏度，发现在250 ℃以前，黏度的增大主要受煤颗粒溶胀作用的影响，而在340 ℃以后，黏度的增加则是由于前沥青烯的增多引起的.剪切速率对黏度几乎没有影响.当煤转化率在30%~40%时，煤浆黏度会增加.     

油煤浆黏度变化的影响因素

研究了油煤浆中不同煤粉的含量、温度以及不同油品对料浆黏度的影响.试验结果表明,油煤浆的黏度随煤粉含量的增多而增加;油煤浆的黏度受温度影响很大,随着温度的升高,油煤浆的黏度明显降低,且黏度的对数与温度的倒数成线性关系;油煤浆的黏度同时也受油品本身黏度的影响,油品本身黏度越高,制备的油煤浆黏度也越高.     

溶剂和水分对液化油煤浆流变性质的影响

在常压和30～70 ℃的常温条件下研究了制浆溶剂和原料煤水分对煤浆流变特性的影响,发现溶剂的性质是影响油煤浆流变特性的主要内在因素.在研究的温度范围内,2种溶剂本身均为牛顿流体,而用它们配置的煤浆体系在较低浓度（30%）和较高温度（70 ℃）下为牛顿流体,其它条件下则表现为不同类型的非牛顿流体;2种溶剂的煤浆体系偏离牛顿流体的程度均随浓度增大和温度降低而增大,而起始溶剂PHO配制煤浆的黏度、触变性和偏离牛顿流体的程度均高于循环油REC煤浆体系.原料煤含水量对煤浆流变特性有一定的影响,且较低温度下水分的影响比较高温度下更为明显;煤中水分越少,煤浆体系偏离牛顿流体程度越大.     

水热提质对昭通褐煤理化特性影响

通过对水热提质后煤的复吸程度、红外光谱、孔容测定,考察了水热处理对昭通褐煤表面性质以及孔隙结构的影响。结果表明,提质终温是影响褐煤复吸程度的关键因素,300℃时煤样复吸率最低,仅为6%;褐煤的分子结构发生变化,含氧官能团数量随温度升高而降低;水热提质改变了煤的孔隙结构,孔容随温度升高而增大,随压强升高呈现先降低后升高的曲线型波动,在5 MPa左右孔容达到极小值,在8 MPa时孔容最大。     

煤变质程度对高温气化反应性的影响

采用高温固定床,在1 200℃～1 400℃内,对比分析了褐煤、烟煤和无烟煤的气化反应性,详细探究了煤变质程度对高温气化反应性的影响。实验结果表明:3种煤的气化反应性均随气化温度的升高而增加,在1 400℃下煤的反应性差异仍然可见;煤的变质程度对高温气化反应性的影响明显,反应性的大小依次为褐煤、烟煤和无烟煤。     

加压下煤炭直接液化残渣黏温特性研究

为实现液化残渣的高效利用,以神华煤直接液化残渣为研究对象,考察液化残渣在加压条件下的黏温特性,即采用Arrhenius方程对实验数据进行处理以获得不同升温阶段的液化残渣流动活化能。研究结果如下:神华液化残渣黏度随温度升高总体呈下降趋势,210℃～230℃时其黏度随温度下降较快,温度超过240℃后其黏度随温度下降趋势减缓,温度超过400℃后其黏度开始逐渐上升。温度在210℃～230℃范围时,流动活化能ΔE最大,其值为98.67kJ/mol;温度在240℃～390℃范围时,流动活化能ΔE减小,其值为85.80kJ/mol;温度在400℃～430℃范围时,流动活化能ΔE为负值,其值为-6.95kJ/mol,说明此时温度对液化残渣黏度的影响已非主导因素,分析其原因可能由于液化残渣开始发生缩聚而造成。     

对苯二甲醛改性煤沥青的流变性能研究

为了研究对苯二甲醛(TPA)改性煤沥青的流变性能，采用旋转黏度计测定了煤沥青及TPA改性煤沥青的表观黏度，研究了表观黏度与温度的关系；采用示差扫描量热法（DSC）研究了TPA改性煤沥青的热行为.结果表明：TPA改性煤沥青的黏度与温度的关系曲线呈现W型，并且在200～225 ℃之间处于低黏流区，表观黏度值约200～400 mPa·s，可以作为浸渍剂煤沥青使用；TPA改性煤沥青在高于225 ℃时表观黏度值迅速上升，另外，TPA改性煤沥青在低黏度区域具有较低的活化能，这对煤沥青的浸渍工艺有益.     

中温煤焦油加氢生产清洁燃料油试验研究

利用中低温煤焦油烃类构成与天然石油相似的特点开展煤焦油加氢试验研究,以生产硫、氮含量低、安定性好的清洁燃料油组分。以中温煤焦油500 ℃以下馏分为原料,在小型加氢反应装置上对其进行加氢精制试验制备清洁燃料油,着重考察反应温度、压力和液体体积空速对加氢效果的影响。精制油进一步蒸馏切割得到石脑油馏分（＜160 ℃）、柴油馏分（160～330 ℃）和尾油馏分（＞330 ℃）,其中石脑油馏分和柴油馏分分别占总体积的15.16％和60.38％,尾油馏分是很好的加氢裂化原料,在反应装置上增加加氢裂化段组成加氢裂化-加氢精制反序串联工艺流程,煤焦油实现全部转化,石脑油馏分和柴油馏分达到23.17%和72.41%,并对产品油馏分族组成和硫、氮等含量分析,结果表明生成的产品油可以达到清洁燃料油的标准。     

煤沥青粉填充氯醋/聚氨酯复合材料的研究

以煤沥青粉为填充剂，与氯醋/ 聚氨酯预聚体进行常温溶液共混，合成煤沥青粉填充的氯醋/ 聚氨酯复合材料.研究了不同软化点的煤沥青粉、煤沥青粉平均粒径和质量含量对复合材料力学性能、电性能的影响.通过扫描电镜（SEM）、热失重（TG）测试手段，分析了煤沥青粉的微观颗粒形态对氯醋树脂/聚氨酯复合材料的作用机理，讨论了复合材料的热稳定性.结果表明：质量含量为10%~15 %的高温煤沥青粉可明显提高复合材料的力学、电绝缘性能；煤沥青粉粒径愈小，力学性能愈高；在煤沥青粒径为125 μm时，电绝缘性最佳；该复合材料初始分解温度为190 ℃，终止温度约在610 ℃，具有良好的热稳定性；煤沥青粉的加入同时可起到黑色着色剂与光屏蔽作用.     

CH4气氛在煤中低温热解阶段对焦油产率和品质的影响

富氢气体可调控煤热解产物组成,深入认识这一过程中产物的调控机制可有效促进工艺的优化及其产业化。笔者以淖毛湖固定床反应装置在N₂,H₂和CH₄气氛下,不同温度条件进行煤热解实验,通过对比煤热解反应气氛和温度对焦油产率、焦油的馏分分布和焦油的组成的影响,充分认识CH₄气氛对煤中低温热解阶段(400~700℃)焦油产物的影响。结果表明:当煤热解温度高于600℃时,CH₄气氛可提高煤热解的焦油产率。在600℃时,CH₄气氛下焦油产率略高于N2气氛下的焦油产率。在650℃时,CH₄气氛下焦油产率明显高于N2气氛下的焦油产率,低于H2气氛下的焦油产率。模拟蒸馏结果表明煤热解过程中,轻油和萘油的生成集中在450℃以下,洗油和沥青的生成集中在600℃以下,酚油和蒽油的生成分别集中在500和550℃以下。当温度高于600℃时,CH₄气氛有利于蒽油的生成;当温度高于650℃时,CH₄气氛有利于焦油中各个馏分的生成,其中轻油和酚油馏分的提高最为显著,轻油的含量高于H2气氛下轻油的含量,而酚油的含量与H2气氛下酚油的含量基本相同。GC/MS结果表明煤热解过程中,脂肪烃、烯烃、脂类和醇类化合物的生成主要集中在450℃以下,芳烃和酚类化合物的生成主要集中在600℃以下。当温度高于600℃时,CH₄气氛有利于酚类和醇类化合物生成;当温度高于650℃时,CH₄气氛有利于脂肪烃、芳烃、烯烃、酯类和醇类化合物的生成,其中酚类化合物的含量提高最为显著,但稍低于H₂气氛下酚类化合物的含量。当温度高于600℃时,CH₄可以为煤热解自由基提供氢和CHx自由基,参与到煤热解自由基的稳定和初级挥发分的二次反应。     

低挥发分水煤浆的制备及燃烧特性研究

本文通过干法制浆研究了潞安低挥发分贫煤的成浆性,通过热重分析和燃烧试验研究了低挥发分水煤浆的燃烧特性。研究结果表明:屯留原煤、屯留煤泥、常村原煤和常村煤泥的成浆性很好,可制备出浓度高达72%、表观黏度小于1 200 mPa·s的水煤浆。水煤浆的热重试验和燃烧试验表明:常村低挥发分贫煤水煤浆的着火温度较高,综合燃烧特性指数低于高挥发分水煤浆;在相同的升温速率下,低挥发分水煤浆的活化能高于高挥发分的水煤浆,灰渣沉积速率远低于高挥发分水煤浆的灰渣沉积速率,结渣不严重;10 t/h锅炉上连续燃烧常村煤泥水煤浆时,火焰明亮、稳定,炉膛充满度高,炉膛温度均匀;无任何闪烁火星出现,达到了很高的燃尽率,燃烧热效率高达86.93%。     

内热式滚动床对神木长焰煤热解提油性能的研究

研究了神木长焰煤在内热式滚动床内的热解性能。实验表明,滚动床内的轴向温度分布有利于低阶煤的热解提油。在加热燃气低热值为17 890 kJ/m³,热解温度为650 ℃时,原料煤的热解焦油产率达到8.52%,为葛金焦油产率的75.59%。随热解温度的增加,焦油中脂肪族和芳香族含量有所提高,而极性化合物含量有所降低。在热解温度650 ℃时,脂肪族和芳香族含量分别为22.6%和39.5%,极性物含量为32.7%。