低阶煤低温氧化过程热力学规律的研究

采用pulse calorimeter仪器,分别研究了低温下低阶煤在湿的氮气气氛下凝结热与蒸发热间的热力学规律,以及在湿的氧气气氛下反应热与蒸发热间的热力学规律;还研究了低阶煤在干燥氧气下经三次低温氧化反应的热力学规律.结果表明,在湿的氮气下,凝结热和蒸发热均随温度的增加而减少,在温度299.15 K～323.15 K范围内,凝结热明显大于蒸发热值,随着温度增加二者差值变小;在湿氧气气氛下,随温度增加,反应热先减少后增加,其蒸发热与湿氮气条件相比,二者的热值及热力学规律基本相同;低阶煤经三次低温氧化反应过程,其中二、三次氧化反应的反应热与第一次相比显著降低.     

几种低阶煤的过氧化氢氧化解聚性能研究

在40℃利用5％H2 O2水溶液分别对神府次烟煤（ SF）、准东次烟煤（ ZD）、胜利褐煤（ SL）和先锋褐煤（ XF）四种低阶煤进行了氧解,计算其氧解转化率和CO2生成率,结合元素分析、红外光谱以及酸性官能团测定结果比较了四种低阶煤的氧解性能以及其结构特征对氧化解聚性能的影响。结果表明,煤的氧化解聚与变质程度密切相关,变质程度越高,氧化反应性降低。另外煤的氧含量越高,特别是羧基以及酚羟基含量较高时,氧化解聚程度增大。     

CO2＋O2气化制气配水煤气生产甲醇的构想与可行性分析

以干燥后的焦炭为原料，O2和CO2为气化剂，在气化炉内进行气化反应并制得粗CO气。主要反应如下：C＋O2=CO2＋394．4kJ／mol（1）、C＋CO2=2CO—168．5kJ／mol（2）、C＋1／2O2=CO＋112．9kJ／mol（3）。反应主要按（1）、（2）式进行，反应（1）、（3）为氧化反应，是强放热过程，反应（2）为还原反应，是吸热过程。CO2除参与反应外，还起调节温度作用，控制燃烧层最高温度低于灰熔点（t2），防止灰渣结块。     

低阶煤在湿的氧气下低温氧化过程热力学规律

采用pulse calorimeter仪器,研究了低阶煤在湿的氧气下低温氧化过程的反应热,考察了在湿氧气下热释放速率与温度的关系,结果表明,其热力学规律与在干燥氧气以及湿氮气气氛下的热力学规律不同;在约299 K(26℃)到333 K,随着温度的增加,体系放出的热减少;333 K以后,随着温度的上升,体系的放热值增加.结果还表明,在低温(299 K～333 K)时,体系的放热以凝结热为主;而温度在333 K以后,体系的放热以氧化反应热为主.     

黏结性碎煤射流预氧化破黏与流化

具有黏结性（黏结性指数10~30）并高灰的劣质煤,如洗中煤难于适应于现有气化技术,但焦化等行业对这些煤的气化高价值利用具有极大的需求。中国科学院过程工程研究所提出了黏结性煤射流预氧化流化床气化技术,采用含氧气体向流化床气化炉稀相区喷射供料,有效破除煤的黏结性,同时强化气固接触和气化反应,实现对黏结性劣质煤的高效转化。采用小型射流预氧化流化床反应器,研究了黏结性指数为20的一种煤通过射流预氧化的破黏与实现流化的效果。分别考察了射流气过量空气系数（ER）和氧浓度（C_O2）、加热炉设定温度（T）对预氧化破黏及煤颗粒流化的影响效果,分析了反应器内射流区的温度分布与生成气组成随时间的变化规律,并对预氧化后的半焦进行了电镜观测和气化反应活性测试及傅里叶红外分析。结果表明,在流化床中通过射流预氧化有效破黏、实现黏结性煤颗粒流化的工艺条件为：T > 950℃,C_O2=21%,ER > 0.1。在有效破黏的条件下射流区内的温度变化平稳,生成气中H₂与CO含量较低,波动较小,而结焦条件下射流区内温度逐渐下降,生成气中H₂与CO含量增加。经历结焦的半焦表面生成了黏结性物质,而经过预氧化成功破黏后的半焦其表面大部分官能团消失。     

相对湿度对低阶煤低温氧化过程的影响

采用pulse calorimeter仪器,分别研究了在湿的氮气气氛下和湿的氧气气氛下的相对湿度对低阶煤低温氧化过程的影响.结果表明,在湿的氮气气氛下,相对湿度对凝结热(包括吸附热)有显著的影响,低阶煤低温氧化过程释放的热随着湿度的升高而增加;同样在湿的氧气气氛下,随着湿度的增加体系放出的热明显增加;另一方面,随着温度的增加,体系的凝结热和吸附热减少;而在湿氧气下体系释放的热随温度的增加起始先减少后增加.     

水煤浆加压气化炉的改进

德士古水煤浆加压气化炉是一种两相并流的非催化气流床火焰型反应炉型，水煤浆在炉内被高效雾化成小煤粒并迅速蒸发，干燥、裂解后与炉内的氧气及水蒸气发生氧化、还原反应，气化反应进行得如何直接决定于煤粒在气化炉内的停留时间，因此，煤粒在气化炉内的停留时间对气     

低温燃烧下NH3的氧化特性

NH₃的气相氧化是低温燃烧过程中NO_x（NO和NO₂）与N₂O的重要来源,为了深入认识其反应规律,在管式流动反应器系统中进行了实验研究。重点考察了挥发分中的可燃气（CO、CH₄或H₂）和NO对NH₃氧化及氮氧化物排放的影响规律,并根据化学反应机理对实验结果进行了分析。研究结果表明,低温氧化性气氛下微量的可燃气就能够显著促进NH₃的氧化,并使NO_x和N₂O的生成量大幅度升高。当可燃气体浓度相同时,H₂对NH₃氧化的影响最大,CO的影响最小,CH₄对NH₃氧化的影响略大于CO。随着可燃气体浓度的升高,其对NH₃氧化与氮氧化物生成的影响先逐渐增加,然后趋于稳定。反应初始气体中存在NO时,也会加速NH₃的氧化。     

Co~(2+)-NaX催化苯乙烯氧气氧化机理的研究

对Co2+-NaX催化苯乙烯氧气氧化进行实验研究,采用气相色谱-质谱联用确定其产物的组成。分别以不同产物为原料在该条件下进行催化氧化实验,确定了苯乙烯氧化平行-连串反应网络,即在该体系下苯乙烯氧化主要发生两类平行反应,一反应是苯乙烯环氧化为环氧苯乙烷;另一反应是苯乙烯氧化裂解生成苯甲醛和甲醛,苯甲醛能够部分氧化生成苯甲酸,而大部分甲醛则被深度氧化为CO2和H2O。并对苯乙烯氧气氧化反应机理进行探讨。     

V-Mg-O催化剂上丁烷氧化脱氢动力学研究

制备了V－Mg-O催化剂,并测定了在该催化剂上进行丁烷氧化脱氢的反应动力学。应用BET和X射线衍射技术对催化剂进行了表征,在反应温度793－873K范围内,改变接触时间（W／F）和丁烷与氧气的分压进行了动力学实验。在所有的实验条件下,产物主要有脱氢产物（丁烯、丁二烯）、CO和CO2。提出了一个包括C4烯烃、COx生成反应的反应网络;从所测量的动力学数据中得到了合适的幂率型动力学方程。因为氧化脱氧反应的表观活化能比深度氧化反应的表观活化能大,在相同转化率时,C4烯烃选择性随着反应温度的提高而增加。     

动力煤的燃烧性能

采用热重分析和红外光谱分析技术研究了6种不同变质程度动力煤的燃烧行为.结果表明：变质程度越低,煤的各燃烧特征温度越小,各特征温度点和相应温度区间的失量分数越大,H₂O、CO、CO₂气体的析出温度越低,且CO主要在低温区产生,高温区主要生成CO₂;煤的表观活化能和反应级数的变化规律相同,都是先增大,达最大值后再减小.上述结果说明煤的变质程度越低燃烧越容易.     

煤自燃氧化放热效应的影响因素分析

任何一种煤都具有氧化放热性是煤自燃的根本原因,煤自燃氧化放热效应的主要影响因素包括煤分子结构、温度、氧浓度和松散煤松粒度。通过总结前人提出的煤化学结构模型,参照现代研究的成果,提出了描述煤自燃的煤分子化学结构模型。从煤分子结构上看,主要是煤分子中的非芳香结构侧链、桥链与氧发生反应,煤的氧化放热效应主要取决于煤表面活性分子种类、数量和空间结构特性。氧化放热强度和耗氧速率分别是描述煤氧化放热效应和煤氧复合速度的主要指标,利用化学动力学理论和煤低温自然发火实验测算出不同煤温时的氧化放热强度,利用程度升温实验测算出不同氧浓度时的耗氧速率,从定性和定量两个方面分析了氧浓度、温度和松散煤体粒度对煤氧化放热效应的影响。     

煤自燃的分子结构模型探讨

煤自燃主要是由于煤表面活性结构与氧之间相互作用的结果 .通过对煤、氧分子结构特性的分析 ,并根据类似有机结构与氧发生化学反应的条件及过程分析 ,探讨了煤分子表面易于氧化自燃的活性结构 ,归纳出 7种在常温常压下就能与氧发生化学反应的煤分子表面活性基团及其氧化反应热 ,利用煤自然发火实验对推断出的活性基团氧化反应热进行了验证 .在威斯化学结构模型和本田化学结构模型的基础上 ,提出了能够对煤自燃进行描述的煤分子结构模型 ,对煤自然发火机理及其过程的研究具有一定的参考价值 .     

A reactivity study of chars obtained at different temperatures in relation to their petrographic characteristics

This study reports on the reactivity of chars obtained at 1000°C and 1300°C (within the range of temperatures reached by coal particles in the near-burner zone of pulverised fuel boilers) from three different coals. The coals were selected according to petrographic criteria: two of them are high volatile bituminous coals differing in maceral composition and the third one is a vitrinite-rich low volatile bituminous coal.The morphology and optical texture of the chars were studied by optical microscopy. The kinetic parameters for the combustion of the high temperature chars under Regime I (combustion controlled by chemical kinetics) have been obtained and related to the optical texture and reflectance of the chars. The intrinsic reactivity of the high temperature chars was found to be lower than that of the low temperature chars, whereas the enhanced porosity observed in the high temperature chars had a positive effect on their combustion reactivity under Regime II (combustion controlled by oxygen pore diffusion). The intrinsic reactivities of the chars decreased following the sequence: vitrinite-rich low rank char>inertinite-rich char>vitrinite-rich high rank char. As the combustion temperature increases, the reactivity of the inertinite-rich char approaches that of the low rank vitrinite-rich char, which justifies the good performance observed for high volatile bituminous inertinite-rich coals in power plants.     

加压水蒸气下年轻煤脱氧改质的研究

年轻煤是煤液化的良好原料 ,但它的氧含量高增加了煤液化过程中无用的氢耗 ,对这些煤进行脱氧改质有重要的意义 .选择了四种年轻煤——霍林河、小龙潭、义马和神华煤在高压釜内水蒸气气氛下进行了脱氧改质的研究 .结果表明 ,处理后煤样的氧含量和含氧官能团降低显著 ,氧的脱除率最高达到了 2 0 .7% .此外 ,煤质还有一些其他的变化 ,如热值和碳含量有所提高 ,最高内在水分和挥发分降低 ,表明煤阶有所提高 .对煤中的总酸性基、羧基和酚羟基的化学分析显示 ,脱氧改质后煤样的羧基、酚羟基等含氧官能团明显降低 ,羧基和酚羟基的最高脱除率分别达到了78.5 %和 31 .3% ,达到了脱氧改质的目的 .     

Low-temperature oxidation of single and blended coals

The oxidation of different types of coal under self-heating conditions is considered using the crossing point method performed in a cubical wire-mesh basket. This study investigates the effect of particle size and the physical structure of coals (including pore size and surface area) on the self-heating character of high and low rank Indonesian coals and their blends. The results confirm that both particle size and surface area give considerably different effects on critical ambient temperature, the activation energy and the product of exothermicity and the pre-exponential factor of low and high rank coals. It was found that the self-heating characteristics of high rank coals were strongly dependent upon the particle size of the coals. For low rank coals, the dependence was weaker. A coal bed with mixed sizes is thus more vulnerable than one with segregated sizes. This means that one must carefully consider the particle size distribution to judge the spontaneous ignition behaviour of coal. It is suggested that the potential for spontaneous combustion of blended coal is greater following the increased percentage of more reactive coal.     

Change of combustion characteristics of Indonesian low rank coal due to upgraded brown coal process

Upgraded brown coal (UBC) process has been developed to produce a dry upgraded coal which is comparable with a bituminous coal. Differential thermal and thermogravimetry analyses (DTA–TG) have been applied to study the combustion characteristics of some Indonesian raw and upgraded coals produced by the UBC process. DTA–TG profiles of the entire combustion process can be used to predict the combustion performance of the pulverized coal in industrial furnaces. By using three samples of Indonesian low rank coals coming from Taban, Berau and Samaranggau, East Kalimantan, which have been upgraded by the UBC process, the ignition temperature (Tig) of the upgraded coals increased. Whereas the temperature, at which the maximum combustion rate occurs (Tmax), is not so changed. The DTA combustion peaks, which reflect the specific energy of coals, and the upgraded coals are significantly increased compared to those of raw coals.