褐煤热解特性及热解动力学研究

采用非等温热重法对白音华褐煤热解特性进行了实验研究,考察了升温速率和粒度对白音华褐煤热解特性的影响,同时对其热解动力学进行了分析。结果表明：升温速率是影响褐煤热解的主要因素,粒度对褐煤的热解也有一定的影响。利用Coats-Redferm积分法确定了褐煤热解低温段的动力学参数。     

褐煤热解特性及宏观反应动力学研究

采用自主研发的单次处理量为3 kg的热解炉装置测定了不同炉温和试验时间下物料的温度分布和挥发分析出率,并利用此数据,获得了褐煤热解的宏观反应动力学参数,从而为褐煤热解工艺包的形成奠定了基础。     

内蒙古褐煤热解半焦燃烧特性研究

为实现内蒙古乌拉盖褐煤的高效利用,以粒度小于6 mm乌拉盖褐煤为原料,用马弗炉模拟工业炭化炉热解条件,制取了乌拉盖褐煤中低温热解半焦,测定了热解半焦的工业分析、发热量、哈氏可磨性指数,分析了半焦的燃烧动力学,研究了热解条件与半焦燃烧特性之间的关系。结果表明:热解终温对乌拉盖褐煤热解半焦燃烧特性影响最大,升温速率和保温时间对半焦燃烧特性影响不显著。乌拉盖褐煤热解半焦反应活化能随热解终温、保温时间的升高而增加,燃烧特性指数随热解终温、保温时间的升高而降低。热解终温为600℃时产生的半焦具有最高发热量24.50 MJ/kg,比原煤提高77%;燃烧特性指数最高为1.4×10-7%2/(min2·℃3),适宜燃料比为7~9,是很好的燃料。     

褐煤热解及半焦成型特性研究

以褐煤为原料,通过原煤热解与半焦成型实验,研究了热解终温对产物分布的影响及半焦的成型特性与反应活性;利用气体在线分析仪、GC-MS对热解产物进行表征;研究结果表明,热解温度由450℃提高到750℃,热解气体产率持续增大,半焦收率则持续减少,焦油收率在550℃时最高;气相组分中H2含量持续增加,CO2和CH4含量减小,CO含量在650℃时最高;热解焦油主要由萘及其衍生物、高碳数直链烷烃、苯酚及其衍生物、蒽、菲及衍生物、稠环芳烃和中性含氧化合物(醛、酮、呋喃)组成,随热解温度升高,多侧链取代化合物含量减少,稠环化合物含量增加;热解改质后,半焦型煤强度提高了3 MPa,半焦型煤的CO2反应活性高于半焦。     

胜利褐煤快速热解特性

为考察热解温度对热解产物品质及挥发分残留的影响,在10 kg/h自制褐煤快速热解提质试验设备上,以胜利褐煤为试验原料,考察了400~900℃热解提质温度对热解产物产率、气体产物组成、半焦微观结构以及残余挥发分的影响。结果表明,随着热解温度的升高,半焦产率逐渐降低,气体产率升高,焦油的产率先升高后降低,700℃时焦油产率最大;热解气体中的CO_2随着热解温度的升高逐渐降低,H_2和CO含量随着热解温度的升高而增加;随着热解温度的升高,挥发分不断释放导致半焦含氧官能团以及高活性的小的缩合芳环减少;热解温度≥700℃,半焦残留的挥发分较低,固定碳较多,基本满足电石用焦的要求。     

内蒙和印尼褐煤的热解特性及动力学分析

采用非等温热重法对内蒙和印尼两种褐煤的热解特性进行了研究,探讨了升温速率对热解过程的影响,然后用Doyle积分法对褐煤的热解进行了动力学分析.研究表明,两种褐煤的热失重过程都分为四个阶段,第一阶段(室温～200℃)为干燥脱气阶段,其他三段为煤热解阶段.升温速率对热失重过程略有影响,通过动力学分析所得的热解动力学参数能很好地反映煤的热解情况.     

褐煤低温热解特性研究

在固定床反应器中,采用GC、GC/MS、FTIR、SEM和TG等手段考察了褐煤低温热解产物的生成特性及其反应机理。结果表明:低温热解气在600℃时生成速率最大,达100 mL/min,主要为CO、CO_2、H_2、CH_4、C_2H_4和C_2H_6等气体。焦油在600℃时产率最大,主要由烷烃、芳烃、酚类及少量烯烃、环烷烃、含氧和含氮化合物组成。热解后褐煤H/C和O/C减小,表面结构从致密变成疏松的泡沫状。     

呼伦贝尔褐煤热解特性研究

采用热重分析研究了呼伦贝尔褐煤的热解特性,探讨了粒径和升温速率对热解过程的影响,并从动力学上进行了分析.结果表明,随升温速率增加,褐煤的失重率变化不规律,最大失重速率峰对应的温度向高温偏移;随着粒径增大,褐煤的失重率先增加,后降低,最大失重速率峰对应的温度逐渐升高.在280～350℃低温区,随着升温速率的增加,煤样热解...     

热解条件对白音华褐煤半焦孔隙结构的影响

以内蒙古白音华褐煤为研究对象,在管式炉中进行了低温热解实验,考察了低温干馏后原煤和固体产物半焦的结构组成变化,分析了干馏条件对固体产物半焦孔隙结构的影响规律.对原煤和不同干馏条件下半焦的吸附/脱附等温曲线的分析结果表明,半焦具有较宽的孔隙分布,而且中孔和微孔占据了很大的比例;对半焦的孔隙特性参数的测定结果表明,干馏终温和保温时间对半焦的比表面积、孔容积和平均孔径都具有较大的影响.     

褐煤及其热解产品利用现状

为了提高褐煤利用率,介绍了国内褐煤资源的储量形态、分布。分析了目前褐煤的利用途径,包括共伴生资源的利用、直接燃烧、干燥脱水与成型、气化、液化、制水煤浆与热解。并进一步分析了褐煤热解气、液、固产品的利用方向。提出了褐煤半焦利用的新方法,即利用半焦干法气化,或将半焦和热解废水等制成水煤浆,通过湿法气化制得合成气,再通过甲烷化催化剂将合成气制成甲烷,或将合成气通过费托合成制成汽油柴油。     

成型热解对褐煤成浆性的影响

为提高褐煤水煤浆的成浆性,以新疆褐煤、半焦及型煤半焦为原料,对其成浆性进行对比分析。结果表明:粗细煤粉质量比6∶4,最佳添加剂用量1.2%时,型煤半焦制备的水煤浆成浆性最好,最大成浆浓度为60.1%,表观黏度为1153 mPa·s。在级配、添加剂用量相同的条件下,褐煤和半焦的最大成浆浓度分别为48.7%和56.8%。煤样工业分析和表面结构研究表明随着提质改性程度的增加,新疆褐煤、半焦及型煤半焦的水分和挥发分依次降低,固定碳升高,孔半径减小,比表面积增大,孔容积变化不明显。说明褐煤经热压提质改性后,煤化度升高,结构渐趋紧密,孔隙率降低,有利于提高褐煤成浆性。     

印尼褐煤快速热解试验研究

为考察神雾快速热解炉的产品产率及产品性质,将神雾蓄热式快速热解工业炉型按一定比例缩小,在实验室自建的快速热解小试试验装置上,考察了热解温度对热解产物产率的影响,并对产物性质进行分析。结果表明,印尼褐煤快速热解最佳反应温度为590℃,印尼褐煤油收率为9.91%,高达格金含油率的95%,快速热解装置油收率较高。与固定床热解煤焦油相比,快速热解煤焦油的密度、黏度、凝点和残炭含量均较低。模拟蒸馏结果表明,快速热解煤焦油中汽油馏分为2%,柴油馏分为44%,重油馏分为54%。印尼褐煤快速热解气中的主要组分是CH4和H2,热值较高。     

褐煤热解过程中汞的迁移规律研究

汞是煤中普遍存在的一种痕量元素,煤燃烧过程中痕量元素的排放不仅与元素的性质、含量有关,而且与煤中痕量元素的赋存形态有关。基于固定床热解反应系统,研究了神华褐煤热解过程中汞的迁移规律。结果表明,汞的迁移率随热解终温的升高而急剧上升,当热解终温在350℃以上时,热解终温再升高,汞的迁移率的升高幅度变缓,当热解终温达到500℃时,汞的迁移率已达95%左右。原煤和热解半焦的逐级化学提取实验表明,经热解后,煤中可交换态、硫化物结合态和有机物结合态的汞含量大大降低,且在400℃以前已基本释放。     

低阶煤热解条件对高炉喷吹半焦燃烧性能及动力学特性的影响

采用热重分析法研究了不同热解条件下半焦的燃烧性能和动力学特征,利用Ozawa法求取动力学参数。结果表明,热解温度越低、保温时间越短时,半焦的燃烧性能越好;热解升温速率对半焦燃烧过程的反应程度影响不大;粒度越大,燃烧性能差异性越明显。热解温度对半焦燃烧性能影响较大,550℃是本研究中制备高燃烧反应性半焦的适宜热解温度。两种不同粒度原煤制得的半焦均随转化率增大,活化能减小。1~3 mm原煤在热解温度为550℃时所得半焦在燃烧过程中符合反应级数模型,化学反应为限制性环节,反应最概然机理函数为f(α)=(1–α)2。     

Effect of lignite addition and steam on the pyrolysis of Turkish oil shales

Steam was found to be a more effective sweep gas than nitrogen at low velocities in fixed-bed pyrolysis of Goynuk oil shale but, at higher velocities and in fluidized-bed pyrolysis, the differences were considerably less marked. Relatively small but significant synergistic effects were observed between lignites and the two oil shales investigated — Goynuk and Seyitomer — under static retorting conditions. These effects were more pronounced with large concentrations of oil shales but disappeared in fluidized-bed pyrolysis, where conversions are considerably higher because mass transfer limitations largely disappear.     

褐煤经四氢化萘处理后的结构及热解-气化特性分析

在小型反应釜上采用非极性有机溶剂四氢化萘(tetrahydronaphthalene, THN)对内蒙古锡林郭勒褐煤进行脱水,获取了不同温度下的脱水试样,运用傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR)分析技术对比研究了在不同脱水温度下煤样中有机官能团的变化,通过FT-IR谱图的分峰拟合计算,对脱水煤样的化学结构变化特征进行半定量分析,并结合热重(thermal gravity analysis/differential thermal gravity,TG/DTG)和实验室固定床反应器(fixed bed reactor)考察了不同脱水温度下煤样的热解气化特性和热解气相产物分布规律,并对脱水煤样在最大失重速率区间的动力学参数进行了计算。试验结果显示:四氢化萘溶剂对褐煤的脱水提质是有效的,150~200℃时C O开始分解,而此时芳香环上的C C仍然相对稳定。随着脱水温度的升高,芳香类氢含量先减小后增大,脂肪类氢含量先增大后减小,芳香度和芳香碳在脱水温度范围内逐渐增大。煤样的脱水温度升高,热解气相产物H₂、CH₄、CO累积产率增大,CO₂累积产率减小;脱水煤样热解活化能随着脱水温度的升高而升高,进而导致脱水温度较高煤样热解失重率降低。     

喷动载流床中温度对霍林河褐煤快速热解产物的影响

在喷动载流床反应器内对霍林河褐煤的快速热解进行了研究,并对该煤的热解机理进行了初步分析。考察了在500～850℃范围内温度对热解产品产率分布及气体和液体产品具体组成的影响。分别利用气相色谱和色质联用仪来分析气体和液体产物的组成。实验结果表明,气体总产率及CO、H2和C1～5烃类的产率随热解温度的提高而增大;在热解温度为650℃时,液体产率最高,在煤粉粒径为0.125～0.18mm,液体产品的总产率可达23%,其中正己烷可溶物的产率可达30%以上,沸点340℃前馏分也达30%以上。液体产品中酚类产品较多;温度对液体产品的组成有极大的影响。     

Gas evolution during rapid,low-temperature pyrolysis of a North Dakota lignite

Low-temperature pyrolysis of low-rank coals is proposed as a possible technique for producing high-heating value solids. Results are presented showing gas yields and char compositions from low-temperature pyrolysis of a lignite at very short residence times. Tar evolution is observed even at temperatures less than 570K coinciding with the first release of CO₂, presumably from carboxyl groups.