氧对等离子体热解煤中乙炔收率的影响

研究了煤中的氧对等离子体裂解煤制乙炔过程中乙炔收率的影响．结果发现，乙炔的收率与煤中的氧含量成反比．进一步实验验证煤中有机氧、无机氧、外来氧等不同结构形态的氧对乙炔的收率有不同影响．由CO收率与C2H2相互制约的关系得到CO与C2H2是一对相互竞争的反应，其中有机氧的影响最为明显，无机氧次之，外来氧的影响不明显．     

煤等离子体热解制乙炔结焦的探讨

煤等离子体热解制乙炔为乙炔的洁净生产提供了新的路线,具有很好的工业前景。简述了催化结焦、气相结焦、自由基结焦三种结焦方式,重点阐述了煤在等离子体下热解结焦的机理,并介绍了国内外解决结焦的方法。     

煤等离子制乙炔工艺的应用研究

煤等离子热解制乙炔工艺是传统电石法制乙炔的潜在替代工艺。介绍了煤等离子热解制乙炔的工艺原理,考察了煤热解的影响因素。通过分析制粉系统特性及供电负荷特性,指出燃煤电站具备实施该工艺的条件,并对燃煤电站实施该工艺的经济性进行了分析。     

煤在等离子体中热解直接生产乙炔

煤在富氢热等离子体中热解直接制取乙炔，是一条具有潜在工业发展前景的新工艺路线。最近发表的该技术的技术经济评价报告表明：等离子体热解煤直接制乙炔的生产成本与传统的水解电石法的乙炔成本基本相同，但新技术对环境没有污染，新技术的经济可行性在很大程度上取决于乙炔的最大收率及单位体积乙块的能耗，而这两个指标又由工艺条件（等离子体发生器和煤热解反应器的结构及氢气源成本等）和煤的性质决定。本文对国外在这一领域的工作进行了全面的评述，并扼要介绍了我们自己的研究工作。     

等离子体热解煤制乙炔工程化过程中的关键问题

从等离子体热解煤制乙炔的特点出发,总结了国内外的研究现状,探讨了煤种、气氛及淬冷3个因素对乙炔收率和能耗的影响,结果表明:挥发分在25%￣40%、氧含量低、H/C比较高的煤种有利于乙炔的生成;在惰性气体中引入氢气可以提高煤的转化率和乙炔的生成率;淬冷能够促进生成乙炔的反应、提高乙炔的收率、降低反应能耗,并分析了实现工业化过程中需要解决的几个关键问题。     

等离子体热解煤制乙炔结焦机理的研究

利用新疆长焰煤为原料在2 MW等离子体热解煤制乙炔中试装置上进行热解实验时反应器壁上有结焦物生成。为了有助于实验中减少乃至避免它们的生成,通过SEM以及XRD方法对这些结焦物进行了研究。结果表明:位于反应器不同部位处的结焦物具有不同的微观形貌。在此基础上推测了结焦物的生成机理,即混合段壁侧结焦物通过铜的催化作用生成,第1以及第2反应段壁侧结焦物由煤粉碎片所组成;相应的气体侧结焦物则分别通过气-固、气-固以及焦油的吸附/去氢反应生成。结焦物的石墨化程度往下游方向逐渐增强,这一现象由结焦物自身石墨化属性所决定。     

煤等离子体热解制乙炔工艺的工程探讨

与传统的煤 炼焦 电石 乙炔的工艺路线相比 ,等离子体裂解煤制取乙炔工艺是一项具有广阔工业前景的新技术 ,它的工业化将推动煤的优化利用。分析了煤和等离子体射流的混合情况、反应时间及急冷方式对乙炔收率的影响 ;探讨了等离子发生器的热效率、成流气的初始温度、反应器的热损失、反应生成物余热回收率、残渣分离、反应气的分离和精制以及成流气的循环能耗等 7因素对等离子体热解煤制乙炔能耗的影响以及长周期生产的影响因素 ;提出了煤间接等离子体热解制乙炔工艺的思路 ,可以克服煤直接等离子体热解制乙炔工艺中的部分缺陷 ,消除煤种对裂解原料的限制。     

煤的化学族组成与煤的热解初探

煤的热解和煤的组成和结构关系密切,根据煤的化学族组成研究方法,将煤中有机物分为饱和分、芳香分,胶质、沥青质、碳青质和焦六组分,首先研究各单个组分的热解特性,找到其热解动力学模型,再在此基础上研究各族成分之间的影响规律,建立反应网络,求得反应速度参数,综合各步研究进行反应集总就可以得到整个煤的热解模型。由于此模型建立在化学族组成的基础上,化学族组成是在从分子水平对煤进行认识和研究,这样求得的煤热解模型机理清晰、预测准确性高、具有普适性,与以往的模型有较大的不同。在当前煤热解研究中,此种方法是一个较好的研究思路。     

煤热解产物的组成及其影响因素分析

介绍了煤热解产物的组成,分析和总结了温度、压力、气体停留时间和热解气氛等因素对煤热解产物(尤其具有较高热值的热解气体)的影响,归纳出可以通过控制实验条件,调节热解产物的最终组成,有效地提高煤炭利用效率。     

煤等离子体热解法制乙炔的工艺技术现状及进展

本文论述了煤等离子体热解法制乙炔工艺技术的发展背景。综述了反应器结构、煤的性质和各种工艺参数对工艺过程的影响。重点介绍了目前对反应机理的认识，指出了需进一步深入研究的方向。     

等离子体裂解煤制乙炔的工程化进展

简述了等离子体裂解煤制乙炔的原理和工艺流程,介绍了在工程化过程中遇到的问题和研究进展及国内外中试水平上实验装置及其运行情况。     

Cross‐Scale Modeling and Simulation of Coal Pyrolysis to Acetylene in Hydrogen Plasma Reactors

Coal pyrolysis to acetylene in hydrogen plasma is carried out under ultrahigh temperature and milliseconds residence time. To better understand the complex gas‐particle reaction behavior, a comprehensive computational fluid dynamics with discrete phase model has been established, with special consideration of the particle‐scale physics such as the heat conduction inside particle. The improved chemical percolation devolatilization model that incorporates the tar cracking reactions is adopted. The model predictions are in good agreement with the performances of two pilot‐plant reactors. The simulations reveal the detailed unmeasurable information of gas phase and particle‐scale behaviors, then point out the facts that coal devolatilization almost finishes in the first 100 mm of the reaction chamber and the optimal particle diameter is suggested to be 20–50 μm. The different reactor performances during the scale‐up from 2‐ to 5‐MW unit are analyzed based on the detailed simulation results in combination with the operational experience. © 2012 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 59: 2119–2133, 2013     

煤等离子热解制乙炔反应器可用能利用研究

介绍了煤等离子热解制乙炔的工艺过程及煤等离子热解制乙炔反应器装置的结构形式。通过对煤等离子热解反应器系统的热力学分析,得出了该反应器系统的分析模型,分析了（yong）损失产生的原因,提出降低损失的措施。改进后的反应器系统采用淬冷器、换热器的多级热传递及原料的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（yong）损失由改进前的591．4kJ／kg—coal下降为448．0kJ／kg—coal,减少了24．2％。     

热等离子体裂解煤研究综述

本文论述了热等离子体裂解煤研究的产生背景、开发应用前景和重要性 ;分析了研究现状 ,指出气态等离子体 -固体颗粒两相流反应体系的基础性研究为今后的重点     

热等离子体裂解丙烷制乙炔数学模拟

为了对反应器的停留时间进行合理优化,将旋转弧等离子体反应器视为一维平推流反应器网络模型,结合裂解反应动力学模型与反应器流动模型,采用CHEMKIN-PRO对丙烷的裂解过程进行数值模拟,用于分析热等离子体反应器内丙烷的裂解过程中产物的浓度分布及温度分布情况。反应动力学模型分别采用均相反应动力学模型和非均相反应动力学模型。模拟结果表明,包含结焦模型的非均相反应动力学模型与实验结果表现出更好的一致性,随着反应器长度的增加,乙炔浓度存在最佳点。通过降低反应器的停留时间至1.0 ms以下,能有效提升C_2H_2收率。     

低变质粉煤成型热解的研究

以陕北低变质粉煤为原料,采用冷压成型制备型煤,主要研究焦煤添加量、添加水分、成型压力、热解温度的影响。结果表明:以焦煤作粘结剂进行型煤热解实验的研究中,可发现型煤(型焦)的抗压强度均随着焦煤加入量的增大而升高,选用10%的焦煤较为适宜;在一定范围内,型煤的强度随着成型压力的增大而增大,选择60kN的强度较为适宜;型煤的强度随着成型压力的增大而增大,14%的水分更佳;型焦的强度在700℃以上就趋于平稳化,故选择的热解温度为700℃。     

炼焦煤尾煤热重动力学分析及热解产氢

基于热重分析和固定床热解实验,研究了升温速率和温度对高矿物质含量的炼焦煤尾煤热解特性的影响. 尾煤热解过程可分为室温至400, 400~600及600~950℃三个阶段. 尾煤与焦煤热解曲线基本吻合,尾煤热解特征温度略向高温区推移. 采用Coats-Redfern积分法拟合计算了尾煤热解的动力学参数,得出反应活化能为22.6~66.2 kJ/mol,热解过程可用3个二级反应描述. 30 g尾煤固定床实验结果表明,氢气在低于400℃析出很少,400~600℃缓慢析出,之后随温度升高析出增加,600℃后大量析出,900℃左右达到最大析出量. 终温950℃时,30 g尾煤热解产气4300 mL,氢气产量1722 mL;焦煤产气7950 mL,氢气产量2716 mL. 尾煤热解富氢气体产量达焦煤热解气产量的54%,具有较高的再利用价值.