煤的加氢气化研究

在固定床加压反应器和加压热天平上对五种中国气化用煤进行加氢气化试验，探讨了煤在氢气中的气化特性，以及气化条件对气化结果的影响。发现在气化过程中。各类产品气体的生成速率都随温度而变化。甲烷和乙烷的生成速率在600℃左右可达到最大值．在常压到6MPa的压力范围内，气化速率，转化率，甲烷产率都随压力的提高而增加，呈朗格谬尔吸附等温线形状。当压力高于2MPa时，煤气中(不包括H2)烃类化合物的含量达到或超过90%．在850-1000℃的气化温度下．某些煤焦的加氩反应表现活化能为100kJ／mol左右．建立了动力学模型，较好地拟合了各项实验结果．     

煤催化加氢气化研究进展

煤加氢气化制天然气技术具有工艺路径短、热效率高等优点,其应用基础研究备受关注。但煤中存在部分致密的芳香碳结构,加氢反应性较差,即使在苛刻的反应条件下(~1 000℃、~7 MPa H_2),仍难以转化。通过引入催化剂,进行煤催化加氢气化可在温和的反应条件下实现煤的碳转化率和CH_4收率的同步提高。论述了碱金属(K、Na等)、碱土金属(Ca)和过渡金属(Fe、Co、Ni等)催化剂对模型碳加氢气化的催化作用原理。探讨了反应温度、氢气压力、和碳结构对C-H_2催化反应的影响规律,分析了适用于原煤催化加氢气化的最佳催化剂及工艺条件,并从CH_4和轻质液体焦油等产物生成规律、煤中碳结构随着反应进行的衍变过程等角度,讨论了催化剂分别对煤加氢热解和热解半焦加氢气化的催化作用行为。提出了煤催化加氢气化联产CH_4和轻质液体焦油技术从基础走向应用的进一步研究建议。现有研究结果表明,过渡金属与碱土金属组成的二元催化剂(Fe/Co/Ni-Ca)对煤加氢气化的活性较高。过渡金属元素在反应过程中主要提供C-H_2反应所需的活性氢,并削弱C—C键的键能;碱土金属元素Ca主要促进Fe/Co/Ni的分散,防止其发生硫中毒失活,并增强Fe/Co/Ni与碳之间的相互作用。温度升高一方面为化学键断裂过程提供了更高能量,加速C-H_2反应,另一方面促进催化剂在煤结构中扩散,提升催化剂的供氢和断键效率。升高压力促进了活性氢的供应,同时CH_4浓度得到稀释,反应向生成CH_4的方向移动。以5%Co-1%Ca为催化剂,在850℃、3 MPa H_2反应条件下,30 min内可同时达到90.0%的碳转化率和77.3%的CH_4收率。Co-Ca催化剂在煤加氢热解过程中具有催化解聚和催化加氢的作用,提高焦油和CH_4收率,同时催化剂在煤加氢热解过程中对煤结构产生催化活化作用,使得生成的半焦具有较高的气化活性。煤催化加氢气化的机理研究目前仍处于推测阶段,另外,该技术气化剂、煤种的适应性,催化剂循环利用性能有待进一步阐明。     

淖毛湖煤加氢热解产物特性及半焦气化反应性

在加压固定床反应器中进行淖毛湖煤在常压和1.5 MPa氢气和氮气中的热解试验,利用多种表征方法对比研究了氢气和氮气下的热解产物产率和组成及半焦结构的变化,并利用热重分析研究热解半焦的CO₂气化反应性。结果表明：与常压N₂中热解相比,煤在加压的H₂中热解可有效提高热解气体中CH₄和C₂～C₃的产率,在800℃热解CH₄和C₂～C₃的体积产率分别由53.5和16.6 mL/g增至345.6和20.8 mL/g。焦油和轻质焦油产率也有效提升,在600℃下,与常压N₂中热解相比,1.5 MPa H₂中煤热解的焦油产率由19.3%升至22.8%,焦油中脂肪烃含量由35.5%降至14.8%,单环芳烃含量由8.3%增至28.9%,轻质焦油质量分数和产率分别升至95.0%和21.8%。半焦的N₂吸附和拉曼光谱分析结果表明,煤在加压H_...     

煤加氢催化气化影响因素的实验研究

<正>近年来,天然气市场的强烈需求以及"富煤、贫油、少气"的能源分布特点刺激了国内学者对于煤制代用天然气的兴趣[1-2]。煤加氢气化能使产生的粗煤气中含有高浓度的甲烷,有利于生产代用天然气[3]。目前,人们在高温条件下对加氢气化反应进行了广泛的研究。为了降低气化反应温度,减少对反应设备材料的要求,同时又保持较快的气化反应     

煤加氢气化半焦气流床气化性能实验研究

文中对加氢气化400 t/d示范装置所得的半焦气化活性进行实验研究,实验在3 t/d平焰型粉煤气化平台上进行。实验结果表明：加氢气化半焦气化产品气中有效气体积分数为87%,碳转化率达到97%。在相同测试平台上,对比加氢气化半焦和原煤的气化性能,总碳转化率高0.3%,有效气体积分数低1.8%,加氢气化半焦气化活性并未因挥发分体积分数低而降低。对加氢气化半焦的孔隙结构进行表征,分析结果发现,加氢气化半焦的比表面积可达到157.91 m²/g,孔隙以微孔和介孔为主,正是加氢气化反应过程中所形成的丰富的孔隙结构,加快了气化剂的扩散速度,进而保证了半焦的气化活性。实验结果验证了加氢半焦经气化制氢的技术可行性,为加氢气化技术工业化放大提供了数据支撑。     

碳酸钾负载量对煤加氢气化效果的实验研究

<正>以煤为原料生产的合成天然气,硫等污染物含量很低,是一种比天然气还要洁净的能源,是一种真正的绿色能源,因此在环境保护越来越重要的今天,合成天然气具有广阔的应用前景,因此近年来许多国家又开始重视合成天然气的开发和产业化研究[1]。与众多合成天然气的工艺技术比起来,煤直接加氢气化技术具有流程简单,热效率高,经济环保     

煤直接加氢制甲烷研究进展

天然气资源短缺、低阶煤资源利用问题突出,开发新型、高效和对环境友好的低阶煤制甲烷工艺成为研究热点。本文分析讨论了以下几方面:温度、压力、催化剂、煤种和气化剂等因素对煤直接加氢制甲烷过程的影响;煤直接加氢制甲烷的反应机理和动力学;3种典型煤直接加氢甲烷化工艺的优缺点;本文作者课题组正在研究开发的低阶煤炭化脱氧、高活性半焦直接加氢制甲烷工艺及其特点。分析认为:以低阶煤(生物质)为原料进行加氢甲烷化生产代用天然气成为新的研究重点,其中又以新型、廉价煤加氢甲烷化催化剂的研制和新型甲烷化反应器的开发最为关键。     

加氢气化半焦干粉气化可行性研究

从加氢气化半焦的性质出发,分析了加氢半焦对干粉煤气化技术的适应性,研究结果认为,加氢气化的半焦产量达到进煤量的50%左右,其高效利用直接关系到加氢气化工艺的碳转化率和经济性,半焦干粉气化制氢不仅可以实现半焦的高效转化,同时可为加氢气化提供氢气来源;开发该技术对于利用低阶煤资源意义重大,技术发展前景广阔。     

煤及其模型化合物电解氧化脱硫的热力学分析

根据煤的分子结构理论及热力学原理，对铁矿和有机含硫模型化俣物在标准状态下电解氧化硫的理论分解电压进行了计算，分析了电化学法脱除煤中有机硫和黄铁矿的可能性及脱硫深度，讨论了提高脱硫效率和选择性的可能途径。     

FGX干选机选煤分选性能预测模型研究

为有效预测原煤干选指标,实现分选影响参数的量化模拟,研究了粒度上下限和全粒级分选密度对各粒级实际分选密度δ和可能偏差Ep的影响,并建立了数学模型,对山西兴县金地煤业南窑煤矿原煤进行干法分选试验,验证数学模型的准确性。结果表明,随着各粒级平均粒度变小,实际分选密度增加,细粒煤分选效果显著变差。各粒级分选密度偏差δi-δ与各粒级几何平均粒度Di的相关系数(R2)为0.91,各子粒级分选可能偏差Ep值和各分选密度δi的比值与分选入料几何平均粒度Di的相关系数(R2)为0.78。半工业试验实际分选结果与数学模型预测重复度较好。分选密度高于1.80 g/cm3,精煤灰分大于24%时,分选效率比较稳定,理论精煤产率和实际分选的精煤产率基本相近。反之,FGX分选机在低密度下分选,分选效率变差。通过对比干法分选模型模拟结果和半工业试验,证明该模型可用于干法分选的预测,对分选效果的预测和干法选厂流程设计具有指导意义。     

FTIR studies of potassium catalyst-treated gasified coal chars and carbons

The catalytic effect of K₂CO₃, KHCO₃, KOH, K₂SO₄ and KCl during steam gasification of coal and carbon chars has been evaluated by gravimetric measurements at 750 °C. The order of catalytic activity found was KOH~K₂CO₃ >KHCO₃ >KNO₃ >K₂SO₄ with almost no activity for KCl. Transmission i.r. spectra were obtained on thin wafers of KBr mixed with carbon and coal char samples after impregnation, devolatilization and partial gasification. All catalytically activated salts presented two characteristic bands at 1050 and 1400 cm^?1 while no such bands appeared in the case of catalytically inactive KCl. Furthermore, such bands were also present in a different carbon substrate impregnated with K₂CO₃ and in an oxygen-exposed intercalate (C₈K). The bands appeared at the same frequencies as those of KHCO₃ in pure, carbon impregnated, devolatilized, and partially gasified form.     

配煤对煤灰熔点的影响及灰熔点预测模型研究

针对皖北刘桥二矿煤（A）属于高灰熔点煤,无法满足Shell气化炉液态排渣的需要。考察了采用配煤技术降低煤A的灰熔点的效果,结果表明,配煤可以显著的降低煤A的高灰熔融性。使其能够满足Shell气化炉液态排渣工艺的要求。并采用最小二乘法对灰熔点与煤灰灰成分之间建立并回归了预测模型,预测模型方程表明,若能增加配煤煤灰中MgO的含量可显著降低煤灰熔点,增加配煤煤灰中CaO的含量可使煤灰熔点降低,在煤灰中SiO2和Al2O3总含量一定的条件下,高硅低铝的配煤煤灰可进一步降低煤灰熔点。同时该模型能较好地预测三种原煤配煤的灰熔点。     

褐煤配入高熔点煤灰的灰熔点预测模型研究

测定了不同比例的褐煤与高熔点煤灰的混灰在弱还原气氛下的灰熔点,并且采用BP神经网络模型对灰熔点与灰成分及其组合参数之间的关系进行预测。结果表明:3种低灰熔点褐煤的灰熔融特性可以通过配入高熔点煤灰显著提高,混灰的灰熔点变化与配比间呈现非线性变化规律,灰熔点上升趋势总体可分为‘前段快速上升后段平缓’和‘前段快速上升中间段平缓后又上升’2种类型,配入灰熔点更高的高熔点煤灰对提高褐煤灰熔融温度效果不一定更优;使用摩尔分数作为基准,输入层包含8个灰成分参数和5个组合参数(硅值、酸值、碱值、白云石比率和R250)的BP神经网络模型对混灰熔点的预测优于仅包含8个灰成分参数的输入层预测模型,且该模型可对混合灰熔点的预测效果较好。     

煤等离子气化反应器的(火用)分析

等离子煤气化技术是煤气化的潜在技术,降低煤等离子气化反应器的能耗是该反应器系统优化的重要方面。文中给出了煤等离子气化的工艺过程及煤等离子气化反应器装置的结构形式,通过进行煤等离子气化反应器系统的热力学分析,得出该反应器系统的火用分析模型,分析火用损失产生的原因,提出降低火用损失的措施,改进后的反应器系统采用顺、逆流多级热传递及原料预热等热量利用方式。实验结果表明,改进后的反应器系统的火用损失由改进前的629.4 kJ/kg下降为472.3 kJ/kg,减少了24.9%,为系统优化提供依据。     

不同煤种混合入选动态调控模型的优化

为解决不同煤种混合入选导致产品质量难以控制的问题,在分析燕子山选煤厂块煤生产指标及工艺参数的基础上,以大同矿区侏罗系煤和石炭系煤为研究对象,根据入选原煤中两种煤混煤率的变化,建立选煤生产工艺参数与产品数质量指标之间的动态量化模型,预测分选产品的数质量和块煤分选密度的动态变化趋势,并对不同煤种混合入选动态调控模型进行优化。结果表明:优化后块煤产率、灰分、全水分和发热量优化模型的相关系数R分别提高了0.07245、0.22410、0.15157、0.16059,说明块煤生产指标动态调控模型的优度有了显著提高。不同煤种混合入选动态调控技术的应用结果表明:调控后产品质量明显改善,产率、发热量分别升高1.10%和0.45 MJ/kg,灰分降低1.28%,实现了选煤产品质量的有效控制。     

运行参数变化对水煤浆流化燃烧过程的影响

为了深入了解水煤浆流化燃烧过程的规律,以"小室"为基础,结合流化床内气固两相流动及传热、水煤浆燃料的热解、挥发分及焦炭燃烧、污染物生成等子模型,建立了水煤浆在流化床锅炉中燃烧的综合数学模型。分析了当水煤浆流化燃烧装置锅炉负荷、过量空气系数及燃料中的挥发分份额等参数发生变化时炉内有关参数沿炉膛高度方向的变化规律。研究结果表明,与燃煤流化床锅炉相比,水煤浆燃烧锅炉炉膛底部的温度明显较低。另外,锅炉负荷越大,炉内温度越高,燃烧条件越好;过量空气系数对燃烧的影响并不是单调变化关系;煤种挥发分越高越有利于燃料的燃烧。     

Mathematical analysis of the kinetics of hydrogenating depolymerization of benzene-insoluble coal extract fraction in the absence of catalyst

The paper analyses some kinetic models for the process of hydrogenating depolymerization of benzene-insoluble fractions of coal in the absence of a catalyst. Considerations as to the direction of decomposition of benzene-insoluble fractions to oils are presented.