煤热解焦油产率影响因素研究

煤热解是煤炭清洁利用的一种有效途径,对新疆小红沟煤进行低温热解,探讨热解工艺因素对焦油产率的影响。结果表明:热解工艺中热解终温和催化剂影响较大,分别使焦油产率较原煤提高0.57%和0.77%。通过最佳热解条件分析,发现影响焦油产率顺序为溶胀热解终温升温速率催化剂超声波保温时间,经过对各种因素分析得出的最佳工艺参数为热解终温570℃,升温速率12℃/min,催化剂1∶20,超声波处理15 min,保温时间18 min。此时,煤样焦油产率16.76%,较原煤提高7.63%。     

干燥深度和热解温度对天脊褐煤热解特性的影响

为了提高褐煤的热解转化率,在自主研发的热解装置上试验研究了干燥预处理和热解温度对天脊褐煤热解的影响。试验结果表明,干燥预处理温度、干燥脱水率以及热解温度对热解产物有着重要影响。当预处理温度为150℃~250℃时,干燥能改善褐煤结构;当干燥脱水率从0%增加到67%时,焦油产率增加0.55倍,热解水产率降低约84%;当热解温度从500℃增加到650℃时,半焦产率降低导致热解气产率增加,焦油产率先增加后降低,550℃时焦油产率最大。     

混合气氛下褐煤热解特性的实验研究

在模拟煤地下气化过程中气化剂参与状态的条件下,采用卧式干馏炉进行褐煤恒温热解,对乌兰察布褐煤在单一气氛(N_2、CO_2及H_2O)及混合气氛(CO_2/N_2、H_2O(g)/N_2)下的原煤热解特性进行研究,综合分析了温度和气氛对原煤热解特性的影响。研究结果表明:在单一和混合气氛下,热解气氛对半焦产率的影响较小,其变化趋势基本相似;热解气氛中的H_2O有利于焦油的生成;混合气氛下水产率一般要大于单气氛;对于煤气组分,当热解终温升高时,H_2浓度随着H_2O与C的还原反应速率的增大而不断升高,高达60%;升温有利于混合气氛下CH_4的析出和CO浓度的提高,分别达到22%和45%;对于烃类组分,单气氛下的烃类气体浓度大于混合气氛,这是由于混合气氛与热解产物进行化学反应,破坏了烃类分子结构。     

从褐煤中提取锗及洗选焦炭

采用干馏挥发和ZnCl2重液洗选相结合的方法回收褐煤中的锗并得到优质焦炭.锗的挥发率随干馏温度升高逐渐增大,在600,800,100℃时锗的最大挥发率分别为21.5%,76.64%,86.13%.焦炭的固定碳含量受干馏温度影响很小,含量在50.22%～54.14%之间,焦炭的灰分随干馏温度升高、干馏时间增加而增加,含量在41.73%～47.59%之间.用密度为1.4g/cm3的ZnCl2溶液分离焦炭中灰分效果最好,轻产物产量52.34%,平均固定碳含量84.85%,发热量28.43MJ/kg,该轻产物可作为优质冶金焦炭.     

宝日褐煤低温干馏特性及产物性质研究

研究了宝日褐煤进行低温干馏时,干馏温度及保温时间对褐煤干馏产物产率的影响规律;分析了半焦的元素组成及其性质,采用气相色谱比较了不同干馏温度下煤气的基本组成,运用FTIR表征了褐煤在不同干馏温度下焦油的官能团。结果表明,当干馏温度为600℃时,宝日褐煤半焦低位发热量比原煤提高48.1%,并且空气干燥基水分低,对二氧化碳的反应性良好;干馏温度为550℃时,宝日褐煤液相产物产出率最高;FTIR分析表明褐煤焦油中含有丰富的羟基官能团及-CH2-和CH3脂肪结构。     

用干馏方法提取褐煤中锗并制备焦炭的研究

采用干馏原理和方法,设计了从褐煤中提锗的同时制备焦炭的工艺流程,研究褐煤在不同干馏温度、时间、气氛下锗的挥发特性及挥发后残余物的特性。结果表明,采用此方法可使褐煤中锗有效挥发,挥发锗后的残余物经洗选处理可获得优质焦炭。     

基于格金干馏炉的煤热解焦油生成特性研究

利用格金干馏炉研究了升温速率、煤样粒度、煤料布料方式以及煤料床长度等条件对依兰煤低温热解生成焦油的产率和馏程分布特性的影响。结果表明:煤样升温速率由10.6℃/min提高到60.2℃/min,焦油产率可提高20%,而焦油中的重质组分也增加10%左右;粒径3～5 mm的煤样比其0～0.2 mm的标准分析煤样的焦油产率低20.5%,同时焦油中重质组分有所减少;煤样以柱状填充干馏管比平铺在干馏管中的布料方式获得的焦油产率低,且热解气流出方向上的填充煤料柱越长,焦油产率越低,而焦油中轻质组分含量则越高。     

温度对内旋式移动床热解产物的影响规律研究

低阶煤热解产物的产率和性质与反应器类型及热解温度等工艺条件密切相关,直接影响下游产业链的开发与延伸,一直是煤热解工艺开发过程中关注的重点。为获得满足产物后续规模化利用要求的最优热解工艺条件,采用1 kg/h内旋式移动床连续热解试验炉,以神木煤为原料,研究热解温度对半焦燃烧性、可磨性、稳定性以及焦油产率和组分分布的影响规律。结果表明:内旋式移动床热解炉控制热解温度500～800℃,热解时间150 min时,半焦产率为68.53%～78.62%,焦油产率先升高后降低,在650℃时最高,为7.52%;连续试验中半焦挥发分波动在1个百分点以内,气流着火温度为562.1～730.5℃,着火性能处于易燃和中等可燃范围,哈氏可磨性指数随着热解温度先升高后降低;热解温度控制为600～700℃,获得较高焦油产率的同时,半焦质量可满足电站锅炉和高炉喷吹规模利用的要求;通过反应器温度场控制可以实现焦油组分的调控,反应器底部温度650℃,中上部温度450～550℃时,焦油中重质组分含量(360℃馏分)最低为25.68%,有利于后续蒸馏、加氢等处理;反应器中上部温度高于550℃时,挥发物二次反应加剧,导致轻质组分含量降低。     

陕北富油煤低温热解提油基础特性

富油煤低温热解产油是煤炭资源清洁高效利用的一种方式。为了研究陕北富油煤低温热解提油基础特性,利用固定床反应器进行富油煤低温热解,研究了张家峁、柠条塔和红柳林的富油煤,在不同粒径、不同热解终温、不同升温速率及不同工业分析等条件下对焦油产率的影响,利用气相色谱模拟蒸馏方法分析焦油品质。结果表明：粒径为0.8～2mm的张家峁富油煤,在热解终温为550℃,升温速率为26℃/min,压力为0.1MPa的条件下,焦油产率达到最大,为13.19%;焦油产率随富油煤的热解终温和升温速率的增大先增加后减小。     

硫化挥发法回收含锗浸出渣中的锗

针对含锗为0.318%的含锗浸出渣,借助电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)、X射线衍射（XRD）分析、扫描电子显微镜能谱分析（SEM-EDS）等手段,确定浸出渣中锗的赋存状态,结果表明,含锗浸出渣物料的锗主要赋存于二氧化硅颗粒中;选择高温硫化挥发工艺实现锗的富集,重点研究了挥发过程中气氛环境、添加剂、挥发温度和挥发时间等对锗挥发率的影响。结果表明,采用氩气作为保护气氛,在挥发温度为900 ℃、挥发时间3 h的条件下,浸出渣中锗的挥发率达99.73%,得到挥发富集物含锗2.255%,实现了锗的高效富集,有利于提高锗的综合回收率。     

Study on the comparison of the pyrolysis gas release of lignite and its briquette

In this experiment, lignite was refined and processed through binderless briquette preparation process from low-rank coal and became briquette. Then, lignite and its briquette were pyrolysed as materials to compare the nature of their pyrolysis. In this study, the experiment was carried out through a lab tube furnace, at a heating rate of 10 °C/min, and the gas was analyzed and compared, which was collected at different temperatures. The results show that: in the pyrolysis temperature of 550??850 °C, the semi-coke yield of briquette is 2%??6% higher than lignite, the tar yield of briquette is 2%??3% higher than lignite and the gas yield of briquette is 4%??9% less than lignite. The time required for complete release of the briquette is about 20 min less than lignite. The components in the pyrolysis gas of lignite and its briquette are the same, and their variation with the pyrolysis temperature is similar.     

霍林河褐煤及其热解焦油管式炉热解试验研究

为深入了解褐煤热解过程,并与霍林河褐煤的喷动载流床快速热解进行对比,对霍林河褐煤及其热解焦油进行了管式炉反应器热解试验研究,利用在线连接的傅里叶红外光谱仪对热解逸出的气体进行了检测。结果表明,霍林河褐煤的管式炉反应器中速热解与喷动载流床快速热解的变化规律基本相同,对于低温热解,煤粉粒径的影响更大。热解焦油的受热反应包括裂解和缩聚两部分,裂解反应生成了CO、CH4、H2等气体,而缩聚反应转化为炭黑,热解过程中焦油在600℃前所发生的二次反应较弱。     

新疆和丰煤分段热解过程中产物组成的演变规律

采用热重分析仪和固定床反应器,对典型新疆煤(和丰煤)的单段热解(定义为过程1)和不同温度停留的分段热解过程进行了较详细研究。结果发现不同热解过程的煤样总失重率差异较小。不同温度段停留时均导致焦油产率下降和气体产率增加。与仅在350℃停留30 min(过程2)相比,继续于450℃(过程3)停留使得焦油产率进一步下降15.42%,且此温度区间的H_2生成量仅为1.94 mL/g,较过程2降低94.47%,而450~600℃的气体产率占过程3总产率的60.87%,其中H_2,CH_4和C_2-C_4产率分别占各自总产率的95.02%,77.27%和66.08%,说明450~600℃以产气为主。不同温度段获得的半焦的红外分析发现350℃的半焦中官能团变化较小;而450℃的半焦中大部分官能团的振动峰几乎消失。模拟蒸馏和核磁结果表明,不同温度段停留均使得焦油中沥青质分率下降,焦油品质提升,焦油的芳香度降低,且两段停留段停留所得焦油的芳香度最低。通过上述研究,可以对新疆低阶煤的分级分质转化利用提供理论基础。     

CH4气氛在煤中低温热解阶段对焦油产率和品质的影响

富氢气体可调控煤热解产物组成,深入认识这一过程中产物的调控机制可有效促进工艺的优化及其产业化。笔者以淖毛湖固定床反应装置在N₂,H₂和CH₄气氛下,不同温度条件进行煤热解实验,通过对比煤热解反应气氛和温度对焦油产率、焦油的馏分分布和焦油的组成的影响,充分认识CH₄气氛对煤中低温热解阶段(400~700℃)焦油产物的影响。结果表明:当煤热解温度高于600℃时,CH₄气氛可提高煤热解的焦油产率。在600℃时,CH₄气氛下焦油产率略高于N2气氛下的焦油产率。在650℃时,CH₄气氛下焦油产率明显高于N2气氛下的焦油产率,低于H2气氛下的焦油产率。模拟蒸馏结果表明煤热解过程中,轻油和萘油的生成集中在450℃以下,洗油和沥青的生成集中在600℃以下,酚油和蒽油的生成分别集中在500和550℃以下。当温度高于600℃时,CH₄气氛有利于蒽油的生成;当温度高于650℃时,CH₄气氛有利于焦油中各个馏分的生成,其中轻油和酚油馏分的提高最为显著,轻油的含量高于H2气氛下轻油的含量,而酚油的含量与H2气氛下酚油的含量基本相同。GC/MS结果表明煤热解过程中,脂肪烃、烯烃、脂类和醇类化合物的生成主要集中在450℃以下,芳烃和酚类化合物的生成主要集中在600℃以下。当温度高于600℃时,CH₄气氛有利于酚类和醇类化合物生成;当温度高于650℃时,CH₄气氛有利于脂肪烃、芳烃、烯烃、酯类和醇类化合物的生成,其中酚类化合物的含量提高最为显著,但稍低于H₂气氛下酚类化合物的含量。当温度高于600℃时,CH₄可以为煤热解自由基提供氢和CHx自由基,参与到煤热解自由基的稳定和初级挥发分的二次反应。     

内热式滚动床对神木长焰煤热解提油性能的研究

研究了神木长焰煤在内热式滚动床内的热解性能。实验表明,滚动床内的轴向温度分布有利于低阶煤的热解提油。在加热燃气低热值为17 890 kJ/m³,热解温度为650 ℃时,原料煤的热解焦油产率达到8.52%,为葛金焦油产率的75.59%。随热解温度的增加,焦油中脂肪族和芳香族含量有所提高,而极性化合物含量有所降低。在热解温度650 ℃时,脂肪族和芳香族含量分别为22.6%和39.5%,极性物含量为32.7%。     

褐煤煤层自燃火灾发展进程中孔隙结构演化特征

为深入研究煤层自燃火灾发展进程中热解干馏区煤孔隙结构的演化对自燃火灾发展和蔓延的影响,以褐煤为研究对象,应用压汞法分别对300～600 ℃常规热解和600 ℃高温蒸气热解条件下热解固体产物的孔隙结构参数进行了测定和分析,计算不同热解温度下的孔隙分形维数,比较了两种不同的热解方式下固体产物的孔隙特性。研究结果表明：① 常规热解过程中,褐煤的总孔隙体积和孔隙率的变化严格受热解温度的控制,而且孔隙结构始终是向着有利于改善煤体渗透性能的方向发展的,进而促进自燃火灾的发展;② 常规热解条件下,随着热解温度的升高,褐煤孔隙比表面积明显下降,对热解气体的吸附性能降低,使这些气体更容易沿着孔裂隙通道离开热解干馏区而到达自燃火源位置;③ 对于水分含量比较高的褐煤,煤体温度的升高使煤中水分蒸发而形成高温蒸气热解的条件,与常规热解相比,煤体孔隙率更大,渗透性能更强;④ 经过高温蒸气热解后,褐煤孔隙拓扑结构较常规热解变得更加均匀化,孔隙表面也更加光滑,更有利于热解气体的流动。     

昭通褐煤热解特性的研究

针对昭通褐煤进行热解实验研究,得到了升温速率和热解温度对褐煤热解煤气成分、煤气热值和产气率的影响规律。结果表明:随着热解温度的升高,煤气中的CO2含量明显减少,H2和CO的含量逐渐增多,CH4的含量先增加后减少,煤气热值和煤气产率提高;同热解温度下,随着升温速率提高,煤气中的CO2含量逐渐减少,CO含量逐渐增多,CH4含量逐渐减少,对H2含量的影响不大,热解煤气热值和产量均有所增多,增加幅度都是由大变小。实验阶段获得的最高热值工艺条件为:热解温度是650℃,升温速率是15℃/min,煤气低热值为9.27 MJ/m3。     

粉煤热解含尘干馏气两级净化实验研究

为解决粉煤热解过程中的含尘干馏气净化难题,设计了由旋风分离器和颗粒床过滤器组成的高温两级除尘实验装置。基于该装置对旋风分离器和颗粒床过滤器的除尘性能进行了研究,同时探讨了滤料、温度、焦油气等因素对系统除尘性能的影响。结果表明,两级除尘装置中旋风分离器能够完全去除28μm以上的粉尘,颗粒床过滤器能够进一步去除28μm以下的粉尘,整个系统的总除尘效率高达99. 89%。同时,颗粒床过滤器采用半焦作滤料比石英砂具有更高的过滤质量。此外,温度升高会降低旋风分离器和颗粒床过滤器的除尘效率,其对颗粒床过滤器的影响尤为显著。然而,在含焦油气的工况下,部分焦油气会在颗粒床过滤器内部产生冷凝,可以在一定程度上提高颗粒床过滤效率,还可提升焦油品质。     

胜利褐煤热解过程中结构演变及气体生成机理分析

褐煤的热解反应是褐煤利用的重要研究方向之一。为了分析褐煤热解过程中结构演变及气体生成机理,首先将胜利褐煤（SL）在固定床上进行热解制焦,利用800 ℃时SL热解气体生成速率曲线选取半焦终温,同时用气相色谱在线检测其所生成的热解气;其次结合煤焦傅里叶变换红外光谱（FT-IR）的表征进行分析,将半焦的FT-IR分峰拟合计算;最后将计算参数结合热解气生成规律,提出了热解升温过程中各反应阶段生成气体机理和气体生成过程中煤体结构的演变规律。结果表明,SL具有羟基、脂肪烃、芳环、羰基、醚键等丰富的官能团,热解温度低于350 ℃,胜利褐煤中主要官能团未发生明显变化;350~450 ℃,脂肪族侧链含氧官能团分解,热解温度450 ℃比350 ℃时煤焦中C〖CDS1〗O相对含量（C1）降低78%;560~800 ℃,热解反应主要以芳香烷基侧链含氧官能团裂解为主,热解温度800 ℃时煤焦中C-O相对含量（C2）比560 ℃时降低27%;热解温度710~800 ℃时,煤热解以缩聚反应为主,热解温度800 ℃煤焦中芳香稠和度（D2）比710 ℃时升高65%。对4种热解气生成过程进行研究分析,CO2主要来源于中低温区煤中不同结构的羧基官能团分解;高温区生成CO,来源于煤中酚类、醚类、含氧杂环等结构的分解;CH4主要由芳环侧链的甲基、亚甲基或连接芳环结构亚甲基的分解;高温区产生的约60%H2主要来自于煤中芳香结构的缩聚反应。