内旋式移动床煤热解新工艺开发及试验

采用2t/d外热内旋式移动床热解试验装置,通过控制反应器物料热解区及粉尘沉降气室区的温度,研究了内旋式移动床工艺温度分布对13mm以下神木煤热解产物产率及性质的影响规律。结果表明：物料热解温度控制为650℃和700℃时,煤料均实现了较好热解,半焦挥发分V_daf降低至10.36%～11.95%;相同物料热解温度,提高粉尘沉降气室温度后,辐射传热作用增强,半焦和焦油产率降低,煤气产率升高;在物料热解温度700℃,粉尘沉降气室温度500℃时,焦油收率Tar_d最高,为7.44%;物料热解温度为650℃,焦油模拟蒸馏360℃以下馏分含量为63.3%～72.0%,物料热解温度700℃时为67.5%～72.2%;相同物料热解温度,提高粉尘沉降气室温度后,焦油中轻油组分减少,洗油和沥青质含量增加,煤气中氢气含量增加;粉尘沉降气室温度达到550℃时,挥发物二次反应作用明显强于450℃和500℃;各工艺条件下,焦油中喹啉不溶物含量均低于1%,最低为0.51%。     

移动床中内构件对煤热解反应过程调控作用

在外热式内构件（多级折流板和多段集气管）移动床反应器内研究了淖毛湖煤的热解特性,并与常规固定床反应器中煤热解行为进行对比,考察了两反应器内的传热速率以及热解温度对产物分布、热解气组成、焦油组成和品质等影响规律。结果表明：在450℃低温热解时,煤颗粒在内构件移动床内的升温时间比固定床缩短了60%以上,内构件具有显著提高反应器内颗粒间传热速率的作用。随着热解温度的升高,热解气中的C₂H₄/C₂H₆和C₃H₆/C₃H₈的比值变大,挥发分的二次反应程度加大,但裂解程度低于固定床。内构件移动床中的焦油产率随温度的升高先增加后降低,在550℃时达到最高为10.8%（质量分数）,比固定床增高约28.6%。当热解温度越高时,移动床所产焦油中的沥青质组分含量越低,在750℃时焦油中轻质组分质量分数达到85.17%,脂肪烃含量降低到了28.00%。通过与固定床对比,揭示了内构件（多级折流板和集气管）调控淖毛湖煤热解反应并提高热解焦油产率和品质的作用。     

多层床煤热解提高油气品质的机理研究

利用两段固定床对三层床煤依次经过450℃低温、650℃中温和900℃高温的分级热解过程进行模拟实验,研究了上两段中低温和下两段中高温热解相邻两段之间的相互作用,揭示了多层床煤热解提高油气品质的机理。通过中低温热解的相互作用,焦油中轻质组分(沸点低于360℃的馏分)含量增加,热解气中CH_4含量增加,H_2含量减小,说明中低温热解主要通过半焦对热解产物的原位催化提质作用而提高焦油品质。通过中高温热解的相互作用,焦油收率和焦油中轻质组分含量增加,CH_4和CO含量升高,H_2含量下降,表示中高温热解的主要作用是在富含H_2气氛下热解提高焦油收率和品质.实验结果表明,多层床煤热解主要通过半焦的原位催化提质和富H_2气氛的协同作用而提高热解油气品质.     

铁系催化剂对神府煤加氢热解焦油收率的影响

研究采用浸渍法制备了Fe/Al_2O_3、Fe/SiO_2、Fe/SiO_2-Al_2O_3、Fe/ZSM-5、Fe/AC(粉煤灰)五种催化剂,并在固定床反应器上考察了它们对神府煤热解过程中焦油收率的影响规律。实验结果表明这些催化剂都可以使神府煤热解焦油收率提高,Fe在各种载体中的最优添加量的质量分数均为:6%(Fe,daf),当超过此值时焦油收率提高量开始减少。其中以6%-Fe/Al_2O_3-SiO_2催化剂对神府煤热解焦油提高最高,在700℃热解时,神府煤热解焦油收率提高到15.08%。     

提高煤热解过程中BTX收率的方法

煤热解及由煤热解联产高附加值化学品BTX(苯、甲苯和二甲苯)是实现煤炭高效清洁转化利用的重要方式之一。围绕如何提高煤热解过程中BTX收率的核心问题,论述了热解气氛、煤热解催化剂、溶剂预处理技术以及反应器类型等对热解产物分布的影响,认为欲提高热解产物中BTX等轻质芳烃的收率,必须从热解工艺和催化剂两方面进行重点突破,同时结合其他次要因素以实现操作条件最优化,提高煤热解产物中BTX等轻质芳烃的收率。     

内构件移动床固体热载体油页岩热解技术

从化学反应工程角度分析了小颗粒油页岩热解技术存在的共性问题和初级热解与二次反应的关系,提出了定向调控热解产物流动及其与挥发分反应匹配的方法。针对小颗粒油页岩热解制备高收率和高品质页岩油的技术需求,创新性地提出了内构件移动床固体热载体油页岩热解技术,通过内构件调控热解挥发分在反应器内的流动,实现热解油气原位过滤除尘和选择性裂解提质,以解决现有固体热载体热解技术长期面临的所产页岩油中含尘量高、重质组分高和油收率低等问题。建立了10 kg·h^-1内构件移动床固体热载体油页岩热解模式装置,验证了新工艺的可行性和先进性,展示出良好的技术应用前景。     

低温煤热解焦油产率和品质影响因素研究

煤焦油是低温煤热解技术的主要产物,是重要的化工原料,其产率和品质是评价煤热解工艺的重要指标。从原煤性质(煤种和煤粒径)、热解反应器结构形式及热解工艺条件(原煤预处理、热解温度、压力、升温速率、停留时间、热解气氛及催化剂)等方面综合分析了煤热解焦油产率和品质的影响因素,认为通过优选煤种和热解反应器,对煤样进行适当预处理,选择合适的工艺操作条件和引入加氢催化热解等有助于提高焦油产率和品质。     

固体热载体煤热解技术进展与突破

介绍了低阶煤利用现状和典型固体热载体技术特点,分析了现有技术难以大规模工业化的根源和瓶颈,并从化学反应角度提出了实现热解突破的关键技术问题。内构件移动床热解技术利用内构件调控作用,将热解油气定向导出反应器,最小化初级热解产物二次反应,并实现热解油气原位过滤除尘和重质组分选择性裂解提质,创新了热解反应调控,突破了传统热解局限性。而固体热载体内构件移动床热解技术充分结合内构件调控与固体热载体加热,实现焦油高收率和高品质,并有效抑制油气粉尘夹带,为固体热载体热解技术发展提供了新的研究思路和方向。     

内构件对矩形移动床床内颗粒流动影响的试验研究

本文基于理论分析的结果,指出矩形移动床床深尺度是渐缩下料段对其上床层临界影响高度的关键因素,以此为指导思想,以海砂和小米两种物料为考察对象,通过内构件的设置实现了降低影响区域的床深尺度,从而大幅度降低临界影响高度的目的,同时指出理论关联式可较好地预测试验现象。     

内热式回转炉煤热解工艺的焦油产率与性质研究

研究了３ｋｇ／ｈ内热式回转炉煤热解工艺实验装置的热解温度、热解时间、煤粒度、煤气燃烧的空气过剩系统对焦油产率的影响,用正态分布函数模拟了初次焦油产率随热解温度的变化,用韦布乐分布函数模拟了焦油二次裂解率随气相温度的变化,对比了四种煤的焦油产率,分析了热解温度对焦油元素组成、馏分组成、中性油族组成等的影响。     

半焦基催化剂裂解煤热解产物提高油气品质

利用上段热解下段催化的两段固定床反应器,针对府谷煤研究了半焦和半焦负载Co催化剂对煤热解产物的催化裂解效果。结果表明,半焦和半焦负载钴对热解产物催化裂解后,热解气收率增加,焦油收率降低,但焦油中沸点低于360℃的轻质组分含量提高,轻质焦油收率基本保持不变或略有增加。与煤在600℃直接热解相比,在热解和催化温度均为600℃,采用煤样质量20%的半焦为催化剂时焦油中轻质组分质量含量提高了约25%,轻质组分收率基本不变,热解气体积收率增加了31.2%;在热解温度600℃,催化温度500℃时,采用煤样质量5%的半焦负载钴催化剂,焦油中轻质组分质量收率和含量分别提高了约8.8%和28.8%,热解气体积收率增加了21.5%。煤热解产物的二次催化裂解的总体效果是将焦油中重质组分转化为轻质焦油和热解气。     

无热载体蓄热式旋转床褐煤热解提质技术

介绍了北京神雾环境能源科技集团股份有限公司研发的无热载体蓄热式旋转床热解体制技术。利用神雾集团搭建的3万t/a的旋转床中试试验装置对多种煤样进行热解试验,结果表明旋转床低阶煤热解提质技术可有效从褐煤中提取汽油资源。     

煤热解技术研究与开发进展

介绍了国内外3种类型的煤热解技术,其中:气体热载体工艺包括美国的COED工艺、LFC工艺、日本的粉煤快速热解工艺、ECOPRO工艺、我国的MRF工艺和内构件移动床热解工艺等;固体热载体工艺包括美国的Toscoal工艺、德国的LR工艺、前苏联的ETCH-175工艺和大连理工大学开发的DG工艺等;无热载体工艺即神雾科技集团股份有限公司开发的无热载体蓄热式旋转床热解工艺。主要从工艺流程、技术特点、工业化应用等方面,对这些工艺进行了分析,并指出了煤热解技术的发展趋势。     

热解温度和反应气氛对输送床煤快速热解的影响

在连续进料量为1.2 kg·h^-1的输送床反应器中考察了热解温度和反应气氛对不连沟次烟煤快速热解的影响。N₂气氛下,随着煤热解温度升高,焦油产率先增加后减小,600℃时达到最大值10.3%;对应的半焦产率下降,气体产率以及气油比增加。高温促进了煤挥发分的释放以及挥发分在气相中的二次反应,部分产物从固相和液相产品转化为气相产品,氢气、甲烷和乙烯等气体组分的产率明显增加。700℃下,H₂气氛能够抑制挥发分二次反应的发生,起到稳定自由基和加氢的作用,显著提高焦油产率和油品品质,同时有利于甲烷的生成。CO气氛在一定程度上同时提高了轻质和重质焦油产率。CO₂和水蒸气能够促进焦油的二次反应,特别是重质焦油的裂解,具有一定的提质作用,但会导致焦油产率下降。CH₄气氛促进了重质焦油组分的生成,使得热解焦油产率提高。     

局部强内热源移动球床温度分布特性

球形颗粒的运动速度与局部强内热源移动球床通道内温度分布有着必然联系。通过理论推导分别得到了含有强内热源移动球床中球形颗粒运动速度与加热区出口和通道出口平均温度之间的关联式。运用数值方法获得了含有局部强内热源移动球床三维模型的温度分布, 通道出口温度的数值结果与理论关联式计算结果吻合良好, 两者相对误差小于8%。在此基础上, 进一步对比分析了3种不同运动速度下的内热源加热区出口温度、球床通道中心温度和出口温度的分布特点。通道中心温度沿颗粒运动方向先升高后降低, 最高温度出现在加热区出口处。随着颗粒运动速度增大, 内热源加热区出口温度、通道出口温度和通道中心温度逐渐降低且径向温度梯度也随之减小。     

径向移动床内贴壁和空腔现象研究进展

径向错流移动床内的空腔和贴壁现象是移动床内的不正常操作现象,贴壁的发生会直接导致死区的出现,而空腔的出现会增大径向气流沿轴向分布的不均匀性。本文针对这两种非正常现象综述了目前国内外的研究进展以及前人实验中的不足之处。欲建立空腔和贴壁现象更完整的理论体系,还需要更多科研工作者进行更深入的实验研究。     

厌氧移动床生物膜反应器侧伸式搅拌装置的试验研究

选取三种CBY型桨,对厌氧移动床生物膜反应器中采用的侧伸式搅拌装置进行了深入研究.试验考察了三种桨型的功率准数、时间准数,并通过考察其临界转速的方法探讨其最优桨型、最佳安装角度.CBY-3型桨在同样的填充量下临界功率较另两桨型低,混合时间短,优于CBY-2和CBY-1型桨.在水平偏角α为15～20 °,向下偏角β为1～5 °时得到搅拌的最低临界转速.为厌氧移动床生物膜反应器搅拌装置的设计提供了参考.     

喷流-移动床RDF热解燃烧温度和气体分布

根据RDF（Refuse Derived Fuel）先部分燃烧部分热解然后再气相燃烧的设想,设计了下部为喷流-移动床热解室、上部为气相燃烧室的两段反应器,对实验室中制备的RDF在该反应器中进行部分燃烧部分热解然后气相燃烧的性质进行了研究. RDF颗粒连续加入到热解室中,实现了在少量空气作用下部分燃烧并在较低温度下部分热解,热解气体与二次空气在上部燃烧室中高温燃烧.主要考察了喷动气量,水平辅助气量和二次气量对反应器温度分布以及气体产物分布的影响.     

半连续式密实移动床离子交换装置吸附K+特性

在一套半连续式密实移动床离子交换装置上,以001×7强酸型阳离子交换树脂作为吸附剂,研究了钾离子的吸附特性。结果显示,密实移动床离子交换柱全柱的钾离子吸附率能够达到99.71％及以上,排放树脂的吸附饱和度达90.76％;同一套装置,在进料条件和进出料控制要求相同的情况下,采用半连续式密实移动床操作的吸附时间为固定床操作的3/8。研究结果为密实移动床的操作和结构优化提供了参考依据,并表明该装置在离子交换领域具有广阔的应用前景。     

年轻煤内热式回转炉热解试验研究

利用开发的内热式回转炉煤热解工艺对四种年轻煤进行了热解试验，研究了产品粒状半焦、煤气和焦油的性质