油页岩热解过程中微量元素迁移及其作用规律

利用电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS）测定油页岩样品和不同终温下热解半焦中13种金属微量元素的含量,分析这些元素在样品中的含量分布特征及其迁移规律。结果显示：龙口油页岩中富集Ba、Cd,巴里坤油页岩中富集Ba、Cd、Li、V、Sb,且样品中多数微量元素在500℃时挥发性最强。将不同形态的微量元素负载于干酪根上并进行热重分析,根据热重结果计算其动力学,再通过裂解气质联用实验（PY-GC/MS）测定干酪根和浸渍硝酸镍的干酪根热解时烷烃类产物的相对含量,研究微量元素对干酪根热解生烃转化率、热解速率以及产物分布的影响。结果表明：微量元素的盐类可以催化干酪根热解生烃,增大其热解转化率和热解速率,提高轻组分烷烃产率,降低重组分烷烃产率。     

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。     

油页岩热解特性及其甲烷释放规律研究

为研究油页岩热解特性及热解过程中甲烷的释放规律,采用热重-傅里叶变换红外光谱（TG-FTIR）对龙口（LK）、内蒙（NM）、汪清（WQ）三个地区的典型油页岩进行热解实验,并结合固相红外（FTIR）对油页岩的官能团结构进行分析。研究结果表明,油页岩热解过程可分为四个阶段,热解反应及挥发分释放主要发生在第二阶段（400～600℃）。甲烷的析出与油页岩结构中的脂肪烃（光谱范围3000～2800 cm^-1）密切相关,脂肪烃含量越多,热解过程中释放的甲烷越多。通过对甲烷析出曲线分峰拟合及结合动力学分析,得出甲烷的生成是由一个脱吸附过程和四个化学反应共同作用的结果。     

油页岩热解特性及其甲烷释放规律研究

为研究油页岩热解特性及热解过程中甲烷的释放规律,采用热重-傅里叶变换红外光谱(TG-FTIR)对龙口(LK)、内蒙(NM)、汪清(WQ)三个地区的典型油页岩进行热解实验,并结合固相红外(FTIR)对油页岩的官能团结构进行分析。研究结果表明,油页岩热解过程可分为四个阶段,热解反应及挥发分释放主要发生在第二阶段(400~600℃)。甲烷的析出与油页岩结构中的脂肪烃(光谱范围3000~2800 cm-1)密切相关,脂肪烃含量越多,热解过程中释放的甲烷越多。通过对甲烷析出曲线分峰拟合及结合动力学分析,得出甲烷的生成是由一个脱吸附过程和四个化学反应共同作用的结果。     

煤热解过程中氮元素迁移规律影响因素

由于散煤燃烧会造成严重的环境污染,尤其是其排放的氮氧化物对大气环境破坏严重,煤热解作为煤燃烧、气化的伴随过程,具有重要的研究意义,而探究煤中氮元素在热解过程中的迁移规律,了解氮氧化物前驱物的生成条件对后续含氮污染物的控制起到决定性作用,在实际的热解过程中,多种因素共同制约着含氮物相的迁移方向,通过煤阶、粒径、热解温度、矿物质种类这些影响因素,可以得到:煤阶越高,挥发分越不易析出,在一定程度上,高煤化度煤氮易留在焦中,中等煤化度煤氮则易于进入挥发分中,煤颗粒粒径越大,挥发分也同样不易析出,而热解温度则对挥发氮和焦氮形成均有促进作用,不同金属离子对含氮物相析出有不同的效果。     

典型炼焦高硫煤热解过程中硫迁移规律研究

选择一种山西肥煤(YX)、新西兰1/3焦煤(NXL)和一种山西焦煤(JX)为研究对象,模拟工业炼焦条件,在水平管式炉中制备了300℃~1 000℃的半焦,用化学分析法分析了原煤及不同温度下半焦中的形态硫含量的变化,并用XRD考察了热解过程中煤中硫铁矿晶型的转变.结果表明,三种煤中的全硫都随热解温度的升高而降低,随着变质程度的升高,全硫降低最大的温度区间向高温偏移.除YX外,其他两种煤中的硫酸盐硫随温度的变化不明显;三种煤中的硫铁矿先分解成FeS1-x,当温度超过600℃,FeS1-x进一步分解为FeS;三种煤中的有机硫变化无明显的规律.     

煤热解过程中氮元素迁移规律影响因素

由于散煤燃烧会造成严重的环境污染,尤其是其排放的氮氧化物对大气环境破坏严重,煤热解作为煤燃烧、气化的伴随过程,具有重要的研究意义,而探究煤中氮元素在热解过程中的迁移规律,了解氮氧化物前驱物的生成条件对后续含氮污染物的控制起到决定性作用,在实际的热解过程中,多种因素共同制约着含氮物相的迁移方向,通过煤阶、粒径、热解温度、矿物质种类这些影响因素,可以得到:煤阶越高,挥发分越不易析出,在一定程度上,高煤化度煤氮易留在焦中,中等煤化度煤氮则易于进入挥发分中,煤颗粒粒径越大,挥发分也同样不易析出,而热解温度则对挥发氮和焦氮形成均有促进作用,不同金属离子对含氮物相析出有不同的效果。     

小麦秸秆热解过程中硫的迁移规律研究

利用X射线光电子能谱(XPS)、热解-气质联用(Py-GC/MS)和热重-红外联用(TG-FTIR)系统研究了小麦秸秆中的硫元素进入热解炭、油、气三相产物的迁移转化行为。结果表明,小麦秸秆中的硫主要为有机硫(28.33%)和无机硫酸盐(71.67%);有机硫在低于450℃就已经完全释放;41.46%～48.13%的硫保留在热解炭中,主要包括硫酸盐(55.27%～75.52%)、噻吩硫(21.78%～34.13%)和金属硫化物(2.70%～11.22%);7.16%～11.24%的硫进入热解油中,主要是2-甲硫基苯并噻唑;600℃还发现了噻吩硫的生成。热解气中含硫化合物的主要成分为H₂S、SO₂和COS,主要的释放温度区间为200～400℃。     

煤热解过程中硫氮分配及迁移规律研究进展

总结了煤热解过程中硫、氮的迁移转化规律,讨论了硫氮在煤气、焦油和半焦中的分配情况,分析了一种同时脱硫脱氮的煤解耦燃烧工艺,给出了煤燃烧过程硫氮污染物的可控转移目标和几个有待解决的主要问题。     

淖毛湖煤在热解过程中钠的迁移转化规律

采用立式管式炉对淖毛湖原煤和洗煤进行热解,利用电感耦合等离子体-原子发射光谱（ICP-AES）、X射线衍射（XRD）等检测手段研究了淖毛湖煤在不同热解温度下碱金属钠的析出特性及不同赋存形态之间的迁移转化规律。结果表明：乙酸铵洗煤和盐酸洗煤的不溶钠在热解过程中会向乙酸铵溶钠和酸溶钠转化,其中钠的挥发性呈现增加的趋势,释放量在3%～24%;而水洗煤在热解过程中钠会从水溶态、乙酸铵溶态和酸溶态向不溶态和气相迁移转化。原煤中钠主要以水溶态为主,在热解过程中水溶钠会向其他形态转化,其中钠的挥发性先减少后增加,在600℃达到最低。低温下钠的挥发来自乙酸铵溶钠的分解,高温下水溶钠和酸溶钠会进入气相,使得原煤和洗煤在800℃时钠的挥发速率增加。     

重金属元素在煤热解过程中的分布迁移规律

针对大同煤、神府煤和新汶煤 ,进行热解实验 ,计算了煤中五种重金属元素砷( As)、镉 ( Cd)、铬 ( Cr)、汞 ( Hg)和铅 ( Pb)在热解三相产物中的分配比例 .进行正交设计实验 ,研究了热解终温、热解升温速率及煤中的灰分含量对重金属元素在热解反应中的分布、迁移的影响 ,发现热解工况和灰分含量对重金属元素在热解产物中的含量有相关性 .采用三变量相关分析法 ,建立了重金属元素在热解产物中的回归模型 ,用该模型对不同热解产物中的重金属含量的实测值进行预报 ,结果表明实测值与预报值有较好的符合     

油页岩低温热解过程中轻质气体的析出特性

为研究油页岩低温热解过程中轻质气体的析出特性,在热重-红外-质谱三联机上对国内有代表性的4个地区(FS、HD、MM和NM)油页岩以20℃·min^-1的升温速率进行了热解实验研究,考察了H₂、H₂O、CO、CO₂、CH₄和C_nH_m 6种轻质气体的析出速率和累积产量随温度变化的规律。实验结果表明:油页岩轻质气体析出的温度范围在180～540℃;H₂、CH₄和C_nH_m的析出速率曲线大致相似,呈高斯分布,CO和CO₂的析出速率则是先缓慢增加随后快速增加,达到最大值后又快速下降,直到析出结束,H₂O的析出速率相对比较复杂,油页岩的内水、矿物质的结晶水和热解水在3个阶段析出,析出速率都是先增大,达到最大值而后减小。     

高硫炼焦煤中硫元素在热解过程中的迁移规律研究

为探索炼焦煤中硫元素在洗选和热解过程中的迁移规律,选择3种典型炼焦煤,首先研究洗选过程中硫元素的迁移规律,然后在得到洗精煤的基础上,利用1 kg热解试验装置,研究热解过程中炼焦精煤的全硫、黄铁矿硫、硫酸盐硫和有机硫的迁移规律。结果表明,煤炭洗选过程中主要脱除原煤中的黄铁矿硫,在热解过程中,700℃以前,黄铁矿硫脱除较为明显,700℃以后,有机硫脱除更加突出。此外,在高温区域还存在黄铁矿硫、脂肪类硫化物等向噻吩类硫转化的现象。     

铁镍复合助剂对煤热解过程中氮迁移规律的影响

为了减少煤炭燃烧过程中NO_x的排放,在管式炉中进行了煤与金属助剂（FeCl₃、NiCl₂）的热解实验,研究了助剂负载量、热解温度、助剂添加方式对氮迁移及N₂产率的影响并且对复合助剂作用机理进行了探讨。结果表明：随着助剂负载量的增加,氮脱除率及N₂产率呈现先增加后趋于稳定的趋势,且负载量以0.8%Fe复合1.0%Ni为最佳。在700~1000℃的热解温度范围内氮脱除率及N₂产率随热解温度的增加而增加。对煤进行溶胀处理添加复合助剂后,氮脱除率及N₂产率要优于未经处理的煤样。铁基助剂与镍基助剂在催化煤热解氮迁移过程中形成互补,铁基助剂的添加增加了镍基助剂的活性,弥补了单助剂的劣势,且复合助剂相比于单助剂有更强的氮脱除效果并且N₂产率达到最高39%。铁镍复合助剂对煤中N-5转化为N₂的催化效果更加明显,因为复合助剂对吡咯的内氢转移和开环有更强的催化作用。本研究能够为煤炭洁净化利用提供理论和实验依据。     

油页岩共价键分布及其加氢热解特征

面对我国贫油的现状,开发利用油页岩引起了广泛关注。然而,油页岩有机结构的复杂性制约了其清洁高效转化技术的发展。为从微观层面认识油页岩结构与其反应性的关系(简称构效关系),研究了8种油页岩的共价键特征,并利用人工神经网络(Artificial Neural Network, ANN)以R² > 0.99的高精度量化了油页岩共价键分布、反应温度、反应时间与自由基加氢量的关系。敏感度分析结果表明油页岩中的C_al—C_al、C_al—C_ar、C_ar—C_ar、C_al—O、C_ar—O和■会促进自由基的产生及加氢;C_al—H和C_ar—H发生断键产生的C_al·和C_ar·会发生缩聚反应,而产生的H·会给其他自由基加氢,间接抑制了溶剂加氢行为;O—H在反应中断键的可能性较低。该研究对油页岩、煤、生物质的温和转化技术具有借鉴...     

典型城市污泥协同燃煤电厂焚烧过程中微量元素迁移规律研究

将一种污泥和一种烟煤作为实验对象,分别从基本性质、热重实验以及微量元素迁移规律等方面展开研究.结果表明,煤的热值远高于污泥,煤与污泥的燃烧过程相差较大.随着污泥掺混比例的增加,失重率略有升高,失重曲线逐渐向下偏移.对不同混合比例样品掺烧后的残渣进行研究,发现不同掺烧比例的样品中As和Pb的含量随掺混比例变化而发生变化.     

油页岩热解技术研究进展

针对油页岩热解反应过程复杂,产油率低的问题,进行了油页岩的热解机理和反应过程介绍,探讨了材料特性、炉型种类、催化剂类型、热解温度、加热速率和停留时间对热解转化率的影响及其变化规律。研究发现材料特性影响页岩油产率和品质,粒径尺寸适宜范围在1. 2³ mm;固体干馏炉比气体干馏炉好,其油页岩利用率和油收率最高可达100%;催化剂由于其独特的性质和结构特点能够加速油页岩的热解,增大油页岩热解转化率,提高页岩油产率;此外,热解温度在5203 mm;固体干馏炉比气体干馏炉好,其油页岩利用率和油收率最高可达100%;催化剂由于其独特的性质和结构特点能够加速油页岩的热解,增大油页岩热解转化率,提高页岩油产率;此外,热解温度在520⁵50℃、加热速率在12550℃、加热速率在12¹5℃/min和停留时间在2015℃/min和停留时间在20⁴0 min范围内能够提高页岩油产率,改善页岩油的品质。指出了油页岩热解技术发展趋势,以期为我国非常规、战略接替能源的开发利用提供一定的参考。     

固体热载体煤热解过程中氮的迁移

在固体热载体煤热解实验装置上考察了石英砂、燃烧灰和气化半焦为热载体对煤热解过程中氮迁移的影响.固体热载体煤热解过程中,热解温度升高有利于煤中挥发分析出,可以促进煤中含氮官能团发生断键,利于氮的脱除.快速热解可促进煤中氮脱除生成HCN和NH3.分别以石英砂、燃烧灰和气化半焦为热载体,研究表明:热载体中矿物质可促进焦油氮分...     

生物质型煤热解过程中硫元素迁移特性

以神木市石窑店煤矿的煤为原料,不同浓度Na OH改性葵花籽皮与花生壳为生物质黏结剂,两者混捏冷压成型制备生物质型煤,而后高温干馏制备型焦。参照国标GB/T214-2007《煤中全硫的测定方法》测定型煤型焦中全硫含量,研究了生物质型煤热解过程中硫元素的迁移特性。结果表明:生物质型煤型焦的全硫含量约0.3%左右,且型煤全硫含量均高于型焦,由于硫铁矿硫无机硫与部分有机硫的气、液相迁移造成,型焦中主要残留硫酸盐无机硫与性质稳定的噻吩有机硫。神木粉煤粒度在0.425～0.074mm范围内,型煤与型焦硫含量呈现小高峰。2.0%Na OH改性生物质型煤型焦全硫含量较1.5%、2.5%Na OH改性生物质型煤型焦全硫含量稍高。     

油页岩半焦热解特性

利用热重分析仪对油页岩半焦热解特性进行了研究.综合考虑制取半焦所获得的页岩油品质、半焦成分、发热量和循环流化床设计,认为干馏温度介于500～600℃为宜;干馏度对半焦热解初析温度和低温段热解过程有影响,但对高温段热解影响不明显,高温干馏所制取的半焦其热解过程包含于低温所制取的半焦热解过程中;随升温速率的提高,相同温度下的半焦热解度降低,当升温速率超过40℃•min^-1后,升温速率对半焦热解过程影响不大;最后采用Coasts法计算了油页岩半焦热解动力学参数,计算结果可供数值仿真和工程设计参考.