煤中吡啶型氮热解机理的量子化学研究

用密度泛函 ( DFT)方法 ,在 UB3LYP/6- 31 G( d)水平上研究了煤中吡啶型氮的热解机理 ,对热解过程中由于官能团周围环境的不同而形成的三类吡啶自由基进行了量子化学计算 ,通过对键的 Mulliken布居数等计算结果的分析 ,分别得到了这三类自由基的热解途径 .并优化得到了反应物、中间体和产物的几何构型 .计算结果表明 ,吡啶型氮主要是以 HCN的形式释放出来的 .NH3 是 HCN二次反应的产物 .     

煤热解中有机硫的变化

煤中的硫给煤的加工利用带来麻烦,对环境造成污染。本文对迄今为止研究较少的有机硫考察了其在热解中的变化。所用原料煤为兖州和东林两种高硫煤,先用1:7硝酸脱除全部无机硫。通过管式加热炉热解试验发现可脱除的有机硫分布,对兖州燥:400℃前23%,400～500℃14%,500～900℃10%,合计57%;对东林煤,分别为10%,9%和26.5%,合计55.5%。脱除的硫主要以硫化氢形式析出。本文还讨论了热解脱硫机理和有机硫的结构。     

煤热解过程中硫的析出规律研究进展

总结了我国煤炭中各种形态硫的赋存规律,及其在热解过程中无机硫与有机硫变迁规律的研究现状,比较不同气氛下各种硫的析出,指出富氢气体在煤炭热解脱硫方面应用前景广阔。     

高硫炼焦煤热解过程中有机硫形态变迁规律

选择两种矿物质含量不同、硫含量相近的炼焦煤进行HCl-HF-CrCl2联合脱除矿物质实验,将脱矿物质后的煤分别在300℃,500℃,700℃和900℃下热解,用XPS研究煤中有机硫形态在热解过程中的变迁规律.将S2p谱用Lorentzian-Gaussian拟合分为3个峰:有机硫化物(163.3eV±0.4eV)、噻吩(164.1eV±0.2eV)和亚砜(166.0eV±0.5eV).结果表明,脱除矿物质后的煤中不存在硫铁矿硫和硫酸盐硫,煤中的有机硫分布是均匀的,以三种形态赋存,即有机硫化物硫、噻吩硫和亚砜硫,在两种脱矿物质后的煤中都未检测到砜类硫.两种煤中的有机硫化物在700℃时分解完全,低温下有机硫化物硫主要以气体形式逸出,高温下低价态的有机硫化物硫可与煤基质结合转化成噻吩硫;噻吩硫含量在300℃以下无明显变化,随温度升高,噻吩硫含量有所增加;亚砜硫在整个热解区间变化无明显规律.     

高挥发分煤与高硫焦煤共热解过程中硫的迁移

用固定床反应器进行高挥发分烟煤和高硫焦煤的热解实验,利用气相色谱、热重、质谱等研究了高挥发烟煤和高硫焦煤混合共热解过程中硫的转化。结果表明,在共热解过程中发生了硫的迁移行为,高挥发分烟煤中的含氢自由基可以与高硫焦煤中的硫结合,生成H₂S,增加了挥发分中的硫含量,降低了焦中的硫含量,增加高硫炼焦煤的使用,可以降低配煤成本。     

固定床煤热解过程中硫的迁徙特性研究

为解决煤炭燃烧过程中含硫产物对环境严重污染的问题,首先对煤炭超高温烟气发生工艺进行研究;在此基础上,设计实验系统对不同煤样在不同热解温度下硫的迁徙特性进行研究,并完成相关实验装置、测定方法的研究;最后,主要对四川、山西、林南以及黄陵煤样在热解反应中硫的迁徙特性进行研究,为后续煤炭的脱硫操作奠定基础。     

煤热解过程中氮、硫析出形态的研究进展

综述了煤中氮、硫元素的赋存形态及其在煤热解过程中析出形态的研究进展，讨论了温度、压力和煤阶等因素对氮、硫在热解产物中赋存形态的影响，同时给出了一些含氮、硫化合物的可能生成途径。指出应大力加强煤热解过程中氮、硫析出形态的研究，以实现煤的洁净利用。     

煤加氢热解脱硫作用及硫分析方法的研究

选取两种高硫煤进行加氢热解脱硫作用的研究．应用有机元素分析仪选择合适的标样与条件测定其原料、固态和液态产物中的硫含量达到了理想的分析精度．研究表明,加氢热解具有高效脱硫作用,但煤种不同其脱硫率、硫分布规律也有所不同．     

煤热解过程中硫的脱除

本文研究了山东省和四川省５个煤阶的７种高硫煤在４００～９００℃热解温度下有机硫的脱除、硫铁矿硫的分解及脱除，评价了煤阶、温度、硫分组成对脱硫效果的影响，并对热解脱硫机理进行了探讨。     

中低阶煤热解过程中自由基的研究

尝试利用电子顺磁共振(EPR)法观察不同产地的中低阶煤在不同温度(350℃～600℃),不同停留时间(0 min～30 min)下煤热解过程中产生的自由基各参数的变化情况,研究中低阶煤热解过程中自由基的演变.结果表明,用EPR法研究煤热解机理快速直接;依据建立的标准曲线法测定煤热解过程中自由基的浓度更为准确;不同产地的中低阶煤热解过程其自由基的变化趋势基本一致,但其绝对值不同,胜利煤初始自由基浓度3.034 6×1018/g,温度为550℃,停留时间10 min时达到最大值26.686 0×1018/g,新疆煤初始自由基浓度为15.283 0×1018/g,温度为600℃,停留时间10 min时达到最大值57.5370×1019/g;该方法为进一步探讨煤热解机理和提高轻质焦油产率的工艺提供理论依据.     

煤热解特性研究

对大雁、协庄和昔阳3个不同煤化程度的煤样，在N2，CO2和水蒸气3种不同气氛及不同温度下进行了热解研究，考察了煤化程度、热解气氛和热解温度对煤热解产物产率和热解气性质的影响规律．研究表明，对上述3个煤样，随煤化程度加深，焦产率增加，油和气产率一般随煤中挥发分增加而增加，但又与煤的大分子结构、热解温度和加热速率等有密切关系；干馏气组成H2和CH4含量协庄煤样最高，而(CO CO2)含量因煤中氧含量的降低而下降．与N2气氛相比，CO2和水蒸气气氛中半焦产率下降，气产率增加；油产率水蒸气气氛下最高．H2组分含量在水蒸气气氛下最高，而CO，CH4和烃类C2～C5组分则最低．LHV在N2，CO2和水蒸气气氛下逐次降低．     

煤炭地下气化过程中煤层热解DAE模型的研究

煤炭地下气化过程中,干馏干燥区的煤层在热传导及气化通道中高温煤气的热作用下发生热解反应,并析出热解煤气.该热解煤气在煤层的孔隙裂隙中扩散渗流,对煤层的渗透率(物理特性)及出口煤气热值组分都具有重要意义.在分析煤层热解特性的基础上,运用分布活化能模型(DAEM)的理论,建立了煤炭地下气化的热解动力学模型.运用该模型,通过热重实验,计算得到了大雁褐煤的热解动力学参数及活化能变化曲线.     

煤化程度和升温速率对热分解影响的研究

采用非等温热重法考察了我国八种煤的热解过程。研究表明,煤热解过程分为三个阶段,其中第二阶段为热解的主要区间,温度范围为２５０℃￣３２０℃,占总失重的７０％￣８０％,随煤化程度的提高,初始热解温度从３００℃增加到４６０℃,随升温速率的提高,热重积分曲线向高温区偏移,煤样热解的最大失重速率温度随之提高,最终失重是由煤化程度和热解的终温决定,升温速率对其没有影响。     

粒径和升温速率对煤热分解影响的研究

使用美国 Perkin Elmer公司生产的 Pyris1 TGA热重分析仪 ,对不同粒径煤采用非等温热重法进行了实验研究 ,研究表明 :煤热解过程可分为四个阶段 ,升温速率和粒径对煤热解曲线都有显著影响 ,并用挥发分释放特性指数反映煤热解特性 ,最后用热解动力学方程研究煤的热解过程 ,计算结果表明 ,热解动力学参数能很好地反映煤的热解状况 .     

热解气催化活化促进石河子烟煤热解的研究

采用等体积浸渍法制备了Fe/MgO,Co/MgO和Ni/MgO催化剂,利用固定床反应器对石河子烟煤在热解气气氛下的催化热解行为进行了研究,考察热解气在催化剂作用下对煤热解焦油产率、半焦产率、轻重油比例以及焦油族组成的影响,并与相同条件下N2气氛和热解气气氛热解特性进行了对比分析.结果表明,三种催化剂对煤在热解气中的热解都有促进作用,其中Ni/MgO催化剂对提高焦油产率最明显.在气体流量为400mL/min,热解温度为550℃,Ni/MgO为催化剂的条件下,焦油产率为7.33%,与相同条件下在N2气氛和热解气气氛下热解相比,焦油产率分别提高了78%和42%.而Co/MgO催化剂对提高轻油的作用较明显.这表明热解气催化活化对煤热解有较好的促进作用,可抑制缩聚反应,提高焦油的产率和改善焦油的品质.     

炉前干馏过程中煤与热载体混合方式的研究

在热解反应器的上部设置混合段 ,在混合段内安装几层特制的挡板 ,固体热载体与煤颗粒在进入热解反应器之前先进入混合段 ,在挡板的作用下依靠重力进行快速分散、混合 ,然后落入反应器内进行热解反应 .实验在 1 kg煤～ 1 0 kg热载体的间歇粉煤快速热解反应装置上进行 ,并与用螺旋搅拌桨进行搅拌混合的热解实验结果进行了比较 .结果表明 ,在混合段内设置几层挡板是一种非常有效的混合方式 ,可以被用于炉前低温干馏过程 .     

煤等离子体裂解制乙炔的研究

煤在等离子体中裂解可得到以乙炔为主要成分的裂解气。本文介绍了该工艺的原理、反应器结构、主要影响因素和工艺开发中的若干问题等。到目前为止已投入运转的最大反应器，其功率已达１．２５ＭＷ，加煤量４５０ｋｇ／ｈ以上。以碳计算的乙炔转化率约３０％～４０％，个别数据更高；最低能耗为９～１０ｋＷｈ／ｋｇ乙炔。