煤快速热解获得液态烃和气态烃的研究(Ⅰ)——气氛影响的考察

报道了中国内蒙扎赉诺尔褐煤在H_2和N_2气氛中气流床反应器快速热解的特性.结果表明:在800℃、常压下,煤在氢气氛中快速热解,其气态生成物的产率是氮气氛中的2.5倍,轻质芳烃比在氮气中增加70%;在800℃、6.0MPa压力下,氢气氛中快速热解所获得轻质芳烃的产率是氮气氛中的6.8倍,甲烷是6.5倍.     

气体停留时间对煤温和气化的影响

在鼓泡流化床反应器中进行了神木煤添加ＣａＯ的煤温和气化研究。在常压、７５０℃,高纯氮载气及反应器内停留时间８．５ｓ～３４ｓ范围内,总挥发分产率随停留时间增加而增加。本试验条件下,停留时间８．５ｓ时,焦油产率出现最大值,达４．５４％（质量分数）,至１８．２ｓ时,下降为约１％,下降了７８％。随气体停留时间的增加,气态产率的提高和液态产率的减少与半焦中残留挥发分的降低呈对应关系。通过适当降低载气流量,控制气体停留时间,可以更合理地分配煤中有机质     

煤快速热解获得液态烃和气态烃的研究(Ⅱ)热解温度和压力的考察

用内蒙扎赉诺尔褐煤在气流床反应器中进行了快速加氢热解的研究,在500～900℃温度范围及0.1～6.0MPa氢压范围考察了温度、压力等诸因素对热解产物产率的影响.实验结果表明:苯的产率随温度及压力的增加而增加,而甲苯、二甲苯以及苯酚和二甲酚在700～800℃之间出现最高产率.当温度800℃、氢压6.0MPa时,可获轻芳烃液体(三苯+三酚)的最高产率6.62%     

煤快速热解获得液态烃和气态烃的研究(Ⅱ)热解温度和压力的考察

用内蒙扎赉诺尔褐煤在气流床反应器中进行了快速加氢热解的研究,在500～900℃温度范围及0.1～6.0MPa氢压范围考察了温度、压力等诸因素对热解产物产率的影响.实验结果表明:苯的产率随温度及压力的增加而增加,而甲苯、二甲苯以及苯酚和二甲酚在700～800℃之间出现最高产率.当温度800℃、氢压6.0MPa时,可获轻芳烃液体(三苯+三酚)的最高产率6.62%     

温度和停留时间对煤热解挥发分二次反应的影响

在两段固定床反应器中考察了温度和停留时间对煤热解挥发分二次反应产物分布的影响. 结果表明,温度和停留时间对二次反应的影响相互关联. 温度≤600℃、停留时间小于2 s时,挥发分基本不发生气相二次反应. 随温度升高和停留时间延长,挥发分二次反应加剧,焦油产率下降,气体产率和积碳产率增加. 温度低于700℃时,焦油主要转化为气体产物,气相二次反应由二次裂解反应控制;高于700℃时,焦油转化为气体和积碳,气相二次反应由裂解反应和结焦反应共同控制. 提高二次反应温度和延长停留时间,热解气中的H2, CH4和CO产率增加,CO2产率减少,焦油中杂原子化合物及其中的酚、甲酚和二甲酚产率降低,大于3环的重质多环芳烃(PAHs)产率增加,H/C和O/C原子比降低,特别是在900℃时,随停留时间延长,H2和重质PAHs产率快速增加.     

由煤加氢产物制取轻芳烃

研究了由预加氢多环芳烃热裂化制取单环芳烃。描述了在700—900℃和常压下,于氮气流(作为惰性载气)中及在反应器内停留时间为0.5秒的条件下,热解1,2一二氢化萘,全氢化萘和全氢化茚所得的研究结果。萘烷(全氢化萘)裂化可得到很高产率的苯、甲笨、二甲苯(BTX)(达30%,以重量计)。乙烯的产率在20%以上,甲烷的产率为15—20%。可是,由萘仅部分加氢生成的1,2—二氢化萘或萘满,热解所得的苯和其他轻芳烃的产率都很低。主反应是萘的脱氢和重整。业已证明,萘完全加氢就可使它的两个环之一在750—850℃下发生断裂,并同时生成显著量的乙烯和轻芳烃。在全氢化茚和其他完全加氢多环芳香化合物的热解反应中也观察到相同的现象。因此,可以断定,完全加氢可使环的稳定性(这是多环芳烃的特征)消失。所得研究结果的工业兴趣在于:由煤加氢生成的全氢化多环芳香化合物可同时制取轻芳烃和乙烯。     

停留时间对低阶煤快速热解产物分布、组成及结构的影响

利用自由落下床反应器,研究了快速热解过程中颗粒停留时间对神木烟煤和内蒙古褐煤热解过程的影响,并进一步延长快速热解新生半焦停留时间考察了半焦的二次热解过程。结果表明,快速热解过程中颗粒停留时间的增加促进了挥发分的析出,神木烟煤热解焦油产率持续增加,内蒙古褐煤热解焦油产率先增加后降低。停留时间对焦油品质有明显影响,随时间的增加,两种煤快速热解轻质油中苯类和苯酚类单环化合物含量均先增加后降低,进一步延长停留时间,多环芳烃化合物含量显著增加。快速热解半焦的二次热解主要促进了气体的生成,焦油产率和组成无明显变化,挥发分的进一步析出促进了半焦微孔的发展,神木烟煤和内蒙古褐煤半焦比表面积均显著增加。这表明,在以高品质焦油为目标产品时,采用较低的反应温度、较适宜的煤粒停留时间的快速热解工艺条件是可取的。     

煤液体产物的热解

研究了美国西肯塔基煤通过SRC-Ⅱ溶化过程得到的循环溶剂的热解,以确定停留时间和温度对烯烃产率的影响。此项研究采用一个立式输送管反应器,操作温度为650和730℃,基本是常压,停留时间～0.13秒。试验结果与以前发表的结果(西肯塔基煤的Synthoil加氢馏分的蒸汽热解以及西肯塔基煤的加氢处理过的COED轻质和重质液态产物的热解结果)     

从煤的加氢产物生产轻质芳烃

研究了由预加氢过的多环芳烃热裂解生产轻质芳烃。提出了1,2—二氢萘、全氢化萘和全氢化茚的热裂结果,热裂条件为:700～900℃,大气压,氮气流作惰性载气,在反应器中的停留气流作惰性载气,在反应器中的停留时间0.5秒。十氢萘(全氢化萘的裂解得到BTX的收率高(～30%重量),乙烯收率大于20%,甲烷收率为15～20%。相反,由萘部分加氢得到的1,2—二氢萘和四氢萘     

生物质三组分与低密度聚乙烯共催化热解制取轻质芳烃的协同作用机理

生物质与废塑料共催化快速热解是制取轻质芳烃的重要途径。 采用不同种类的分子筛催化剂,首先研究了分子筛种类对杨木、生物质三组分和低密度聚乙烯（LDPE）单独催化快速热解轻质芳烃产率的影响,其次研究了生物质三组分与LDPE在共催化热解过程中的协同作用机理。结果表明：在杨木、生物质三组分和LDPE单独催化快速热解时,HZSM-5（25）催化剂体现出最高的轻质芳烃产率;在杨木和LDPE共催化快速热解时,随着LDPE质量的增加,轻质芳烃的产率呈先升高后降低趋势;在生物质三组分和LDPE共催化快速热解时,纤维素和半纤维素热解的呋喃类中间产物与LDPE热解的轻烯烃中间产物易发生“双烯合成”反应,表现出较强的协同催化作用,促进轻质芳烃的生成,而木质素则抑制轻质芳烃生成。     

热解温度和反应气氛对输送床煤快速热解的影响

在连续进料量为1.2 kg·h~(-1)的输送床反应器中考察了热解温度和反应气氛对不连沟次烟煤快速热解的影响。N_2气氛下,随着煤热解温度升高,焦油产率先增加后减小,600℃时达到最大值10.3%;对应的半焦产率下降,气体产率以及气油比增加。高温促进了煤挥发分的释放以及挥发分在气相中的二次反应,部分产物从固相和液相产品转化为气相产品,氢气、甲烷和乙烯等气体组分的产率明显增加。700℃下,H_2气氛能够抑制挥发分二次反应的发生,起到稳定自由基和加氢的作用,显著提高焦油产率和油品品质,同时有利于甲烷的生成。CO气氛在一定程度上同时提高了轻质和重质焦油产率。CO_2和水蒸气能够促进焦油的二次反应,特别是重质焦油的裂解,具有一定的提质作用,但会导致焦油产率下降。CH_4气氛促进了重质焦油组分的生成,使得热解焦油产率提高。     

N2/CO2气氛下木屑生物质热解特性的实验研究

本研究利用固定床管式炉开展了不同N2/CO₂比例气氛下的木屑生物质热解实验,考察了CO₂浓度、载气流速和停留时间对热解油和焦炭产率的影响。结果表明：热解油和焦炭的产率随反应温度和停留时间的增加而降低,热解油产率随反应气氛中CO₂浓度的升高而增加。在N₂和CO₂气氛下,载气流速升高均使热解油产率下降,而焦炭产率则在15%左右保持不变。添加HZSM-5和ZIF-67两种催化剂,发现ZIF-67在CO₂气氛下的热解油产率可以达到72.3%,相比其在N₂气氛下的热解油产率提升了近1.5倍;而HZSM-5由于其微孔孔道对生物质大分子传质的限制,产生最多焦炭(24.1%)。     

生物质热解气在高温煤焦层中裂解特性研究

在小型两段式固定床反应器中,对生物质热解气在高温煤焦层中的裂解反应特性进行了研究,重点考察了两段式热解中裂解温度、停留时间及煤焦特性对焦油裂解率、气体产率及成分的影响.结果表明,增加气体停留时间及裂解温度,都有利于促进生物质气中焦油裂解和气体产率提高.裂解温度对气体产率、组分及焦油裂解率影响更明显,高温促进H2和CO的生成,1000℃时H2和CO的含量达到94.51%.当生物质热解气在煤焦中停留时间达到1.41s后,气体中各组分变化趋于缓慢;不同热解条件所制得的煤焦对生物质气中焦油裂解效果不同,较低制焦温度和较短热解时间都有利于增加煤焦的反应活性,促进焦油分解为可燃气体.     

低温热解焦油中油馏分加氢脱氮和芳烃加氢宏观动力学的研究

在滴流床反应器装置上,采用3822催化剂对天祝煤MRF工艺热解焦油210℃～360℃馏分进行了加氢处理,考察了加氢处理工艺条件对加氢脱氮和芳烃加氢饱和反应过程的影响,根据加氢产品性能数据发现,加氢脱氮反应宏观动力学可用假一级反应模型表示,总芳烃和多环芳烃加氢反应均符合一级动力学反应。     

热解温度和反应气氛对输送床煤快速热解的影响

在连续进料量为1.2 kg·h^-1的输送床反应器中考察了热解温度和反应气氛对不连沟次烟煤快速热解的影响。N₂气氛下,随着煤热解温度升高,焦油产率先增加后减小,600℃时达到最大值10.3%;对应的半焦产率下降,气体产率以及气油比增加。高温促进了煤挥发分的释放以及挥发分在气相中的二次反应,部分产物从固相和液相产品转化为气相产品,氢气、甲烷和乙烯等气体组分的产率明显增加。700℃下,H₂气氛能够抑制挥发分二次反应的发生,起到稳定自由基和加氢的作用,显著提高焦油产率和油品品质,同时有利于甲烷的生成。CO气氛在一定程度上同时提高了轻质和重质焦油产率。CO₂和水蒸气能够促进焦油的二次反应,特别是重质焦油的裂解,具有一定的提质作用,但会导致焦油产率下降。CH₄气氛促进了重质焦油组分的生成,使得热解焦油产率提高。     

洁净煤新技术——快速加氢热解

快速加氢热解技术主要以获取三苯和三酚等液态轻质芳烃、富甲烷高热值煤气和洁净半焦为目的，是介于气化和液化之间的第三种煤转化技术。介绍了快速加氢热解的技术特点和国内、外的最新进展，并分析了我国开发快速加氢热解技术的资源优势和应用前景。     

聚苯乙烯高温快速热解制备苯乙烯的研究

将聚苯乙烯(PS)溶于甲苯以雾化方式进料,在管式反应器中借助高温短停留时间快速热解制取苯乙烯,探讨了热解温度、停留时间、热解气氛、喷嘴口径等反应条件对热解的影响。结果表明,随停留时间增加,油相和苯乙烯收率总体呈上升趋势;苯乙烯收率随热解温度升高呈先增加后下降趋势,890 ℃时苯乙烯收率最大达到36.67 %;热解气主要为甲烷、乙烯和丙烯,其收率随停留时间和热解温度增加而增加;引入水蒸气可以减少反应结炭;喷嘴口径明显影响油相和苯乙烯收率。     

内构件固定床反应器中不同水分煤的热解特性

通过在有无内构件(传热板和中心集气管)固定床反应器中研究不同水分含量煤的热解特性,考察了两反应器中煤料的升温特性、热解产物分布、焦油品质以及气体产物组成和半焦热值。结果表明,内构件可以强化传热和调节热解产物在反应器内的流动,相对无内构件反应器,有内构件反应器的反应时间缩短近一半。在有内构件反应器中,当煤水分增加,导致煤热解反应要求的时间延长,焦油中轻质组分(沸点低于360℃)含量明显升高,焦油收率先增加后降低,热解水和热解气产率升高,而无内构件反应器的热解产物无明显差异。当加热温度900℃时,煤水分从0.41%(本文中无特殊说明的均为质量分数) 增加至11.68%,焦油产率从9.21%增长到10.74%;当煤水分增加到15.93%,焦油产量下降到10.26%。两反应器气体平均组成随水分增加的变化趋势相似,气体热值均随水分增加呈下降趋势。     

神府煤液化油石脑油馏分重整生产芳烃的研究

由于煤液化油石脑油馏分(200℃)中芳烃潜含量较高,利用煤液化油石脑油馏分为原料,进行加氢精制,将原料中的硫氮含量降至1 mg/kg左右,满足重整进料要求,然后在小型固定床连续反应器上进行加氢重整生产芳烃试验。着重考察重整反应前、后族组成的变化及主要芳烃化合物的产率。结果表明,加氢重整过程中发生正构烷烃异构化反应;环烷烃主要发生脱氢芳构化反应转化为芳香烃;煤液化油石脑油馏分适宜进行催化重整,C_1~C_4烃气产率6.03%,氢气产率3.60%;重整后,芳烃含量达83.20%,其中C_6~C_8芳烃含量61.03%,是提取BTX的良好原料。石脑油的馏程对芳烃的组成和产率有一定影响,适宜的馏程为60~160℃。     

煤在氢压和慢速加热下的固定床热解

作者研究了100克煤在10Mpa 压力和加热至900℃条件下的固定床加氢热解。在固定床中处理的贝林根煤(其挥发分为32.8%重),其脱挥发分速度近似于快速加氢热解的脱挥发分速度,然而,油收率较少,因为煤的慢速加热,初次挥发物在反应空间的停留时间长,产品气中主要是甲烷。油的组成取决于热解温度,油中苯的含量随温度提高而增加。在温度恒定的