三种煤在20公斤/时流化床热解器中进行快速热解的情况

使用额定处理量为20公斤/时的流化床反应器,进行 Loy Yang 褐煤、Liddell 和 Millmerran 烟煤的快速热解研究。本文描述这种装置及其操作。文中报导了每种煤的焦油及气态烃产品与热解温度的关系,也报导了热解产品的分析数据。干燥、无灰的 Loy Yang 及 Millmerran 煤的最大焦油产率分别为23%(重量,在≈580℃时)和35%(重量,在≈600℃时)。Liddell 煤的焦油产率为31%(重量,在≈580℃时)。在快速热解过程中,产生不少气态烃;例如,Millmerran 煤在810℃时生成6%(重量,干燥无灰基)甲烷、0.9%(重量)乙烷、6%(重量)乙烯及2.5%(重量)丙烯。产品焦油和半焦中的 H/C 原子比和氢的绝对含量,随热解温度的升高而平稳地减少。     

煤的快速热解:从1克/小时和20公斤/小时反应器所得结果的比较

比较了三个澳大利亚煤—Loy Yang褐煤、Liddell烟煤和Millmerran次烟煤在1克/小时和20公斤/小时反应器中快速热解的性能。对于每个特定煤,两个反应器在一系列操作条件下得到的焦油、半焦、C_1—C_3碳氢化合物气体的收率相差不大。Millmerran煤从两种反应器得到的总挥发份相似,Log Yang煤的半焦组成以及Liddell煤、Millmerran煤的焦油组成相似。对于Millmerran煤,从大反应器低于650℃下得到的焦油、C_1—C_3气体和挥发分的收率比小反应器得到的略少一些,这可能是由于Millmerran煤粒     

煤的快速热解:三个煤在20公斤/小时流化床热解器中的行为

用一个公称能力为20公斤/小时的流化床反应器研究了澳大利亚的loy Yang褐煤、Liddell烟煤和Millmerran次烟煤的快速热解。叙述了此装置及其操作性能。报导了每种煤的焦油和碳氢化合物气体产物的收率与热解温度的关系,同时也报导了热解产物的分析数据。无水无灰基Log Yang褐煤和Millmerran次/烟煤的最高焦油收率分别为23%重量比(在     

流化床粉煤热解气化一体化工业试验研究

为了验证流化床热解气化一体化反应器一步法提取焦油与合成气的效果，在处理量为36 t/d的工业试验装置对0～300μm西湾煤进行连续运行试验，考察了热解及气化反应的产物产率及性质。结果表明，在热解温度580℃、气化温度990℃、压力1.0 MPa下，通过加氢气氛、短接触时间与固体颗粒高倍率循环的协同影响，强化床层传热传质和减少产物的二次反应，焦油产率为15.91%,格金焦油产率达到136.57%;焦油密度1.06 kg/m³,含尘量0.87%(质量分数，下同),含水率2.58%,焦油中轻质组分含量57.14%;半焦和灰渣的挥发分降低，硫元素含量减少；合成气中H₂含量(体积分数，下同)29.53%～33.79%,CO含量26.88%～30.05%,热值9 471.03～10 069.09 kJ/m³;标定期间的每小时物料平衡偏差1.27%,热量损失6.90%,碳转化率94.27%,能源转化效率82.75%。工业化试验证明，流化床热解气化一体化反应器可以有效耦合粉煤热解与半焦气化，实现了连续稳定运行，以较高产率制取了高品质焦油...     

从型焦厂粘合剂制备中所得共生产品的特性分析

1.引言考虑到炼焦煤资源有限,人们对于从非炼焦煤和褐煤制造冶金焦的代用焦炭给予了重视。在这方面,燃料研究中心(CPRI)作了大量工作。燃料研究中心开发的这一工艺是以焦油作粘合剂压块成型作为铸造车间的另一种燃料,而焦油的用量为半焦/焦炭粉重量的8—12%。该过程所采用的半焦和焦油分别是用非粘结性烟煤进行低温干馏(600—800℃)时得到的主产物(占65—70%)和副产物(7—8%)。用于制备型焦的半焦与焦油的最终比例与低温干馏工厂主、副产物的比例相同。如使该工艺完     

半焦床层温度对煤-半焦耦合热解制取低温焦油的影响

以半焦在相对高温下发生缩聚反应析出的氢作为氢源,在同一反应器内实现了煤-半焦耦合条件下的含氢气氛煤解聚过程,研究了半焦床层在不同温度(650℃,700℃和750℃)下对煤热解产物分布及其品质的影响.结果表明:耦合热解(CSP)过程较单煤热解(CP)过程的焦油产量增加,且随着半焦床层温度的升高而逐渐增大,750℃时焦油收率提高了16%.焦油模拟蒸馏实验表明,耦合热解过程的焦油中轻质组分含量增加,沥青组分含量显著减少,半焦床层温度在650℃(CSP650),700℃(CSP700)和750℃(CSP750)时,CSP过程沥青含量比CP过程沥青含量分别降低了28.83%,40.77%和44.28%.焦油的GC×GC-MS联用实验表明,耦合热解焦油的芳香环侧链取代结构物质含量增加.原煤半焦的TG-MS实验表明,半焦在高温热解时由于发生裂解、缩聚反应而析出H_2和CH_4,这是本研究中加氢热解的氢源.     

煤的快速热分介——褐煤在小型流化床反应器中脱挥发份

用小型流化床热介器研究了磨细的澳大利亚 Loy Yang 褐煤(<0.2毫米)在快速加热条件下的脱挥发份性能。热介器连续运行,煤以1～3克/小时的加料速度直接加入用氮气流化的砂子床内。颗粒的加热速度可能超过10℃/秒。在热介温度范围为435～900℃内,记录了焦油、C_1—C_3碳氢化合物和总挥发物的收率。在580℃得到了23%(重量)的最大焦油收率(以干燥无灰煤为基准)。比 Fisc-her 检定法得到的数量增加60%。C_1—C_3碳氢化合物的收率随温度升高而增加,在900℃时达到8%。元素分析表明,焦油和半焦组份极大地取决于热介温度。也采用煤中添加水份,用氢气流化和用石油焦代替砂子流化床等方法,研究了煤脱挥发份的效果。     

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。     

间热径向流反应器料层厚度对煤热解特性的影响

考察了方形径向流固定床煤热解反应器中变化煤层厚度对料层升温速度及煤热解产物分布特性的影响。随着料层厚度增加,导致煤热解反应要求的时间增长,热解水和气的产率相应增加,焦油和半焦收率逐渐降低,但焦油中轻质组分(沸点低于360℃组分)含量呈升高趋势,半焦和煤气热值稍许降低。如,加热壁温度900℃、从45 mm至105 mm增加煤料层厚度时,焦油产率从7.17%(质量,下同)下降到6.26% (相对干基煤),但焦油中的轻焦油组分含量则从67%升至72.7%,半焦产率由80.0%降至77.0%,热解水和煤气产率分别由6.96%和5.91%增至8.85%和7.90%,煤气热值则由24348.5 kJ·m^-3下降至20649.2 kJ·m^-3。所得半焦的热值径向上由高温侧向低温侧逐渐降低,煤料层越厚、热值降幅越大,而相同煤料层厚度处与加热壁平行的同一轴向平面上的半焦热值基本相同。针对研究的反应器,气相热解产物在反应器内沿径向(横向)由高温料层区向低温料层区流动。在该过程中伴随着热解产物对远离加热壁的低温煤料的传热、热解生成重质组分的冷凝和在煤/半焦颗粒表面的吸附截留,进而在低温料层进一步升高温度时发生二次裂解等物理化学过程。反应器内煤层厚度越大,上述各种伴随的物化作用越显著,从而明显影响煤料层的升温及热解特性。     

内构件移动床碎煤热解中试产物分布特性

为验证内构件移动床反应器处理低阶碎煤制取高品质油气效果,在煤处理量为1 000t/a的中试平台上对0mm～10mm神木煤进行了连续运行热解实验,重点考察了炉温900℃条件下的煤热解产物分布及其基本特性。结果表明:在控制反应器底部最低排料温度530℃时,焦油产率可以达到格金干馏焦油产率的82.9%,焦油含尘量0.16%,焦油中360℃以下轻质组分含量为67.0%;半焦产率73.36%,其含S量有所降低,而发热量变化不大;热解气产率11.88%,其中富含甲烷和氢气,CH_4+H_2达73.0%。中试实验证明内构件移动床反应器可以有效处理碎煤热解,实现连续稳定运行,以较高收率制取高品质油气。     

半焦催化裂解煤焦油试验研究

为了提高褐煤热解制得半焦对焦油的催化裂解效果,采用煤热解制备的半焦催化裂解煤热解过程中产生的煤焦油。采用两段式固定床反应器,在反应器上段放置煤样热解,下段放置半焦催化剂催化裂解上段产生的焦油。研究了制焦温度、半焦用量、经O_2活化后半焦对焦油催化裂解效果的影响。结果表明,增加褐煤的制焦温度,焦油产率明显下降,褐煤900℃制备的活化半焦1 g时的焦油产率仅6.3%,提高半焦制焦温度有利于焦油中的大分子芳香类物质催化裂解成少环物质和小分子气体组分;增加半焦用量对焦油脱除效果作用不明显,焦油产率缓慢减少。与未活化半焦相比,O_2活化后的半焦对焦油的脱除效果更好。半焦的比表面积及孔隙分析(BET)表明,活化后半焦的比表面积更大,且孔隙更丰富;能谱分析(EDS)发现,活化后半焦表面金属元素总量高于未活化半焦。     

粉煤加氢快速热解技术的研究开发及工业化实践

介绍了粉煤加氢快速热解技术的研发历程、技术概况、工艺原理、技术难点、工艺流程及特点。中试实验结果表明:热解焦油产率最高达23.1%,为原料煤格金焦油产率的187%;产品焦油的含尘率为0.08%,密度为1127kg/m^3;热解半焦的固定碳含量为81.3%,半焦比表面积为8.19m^2/g,平均孔径为4.95nm;合成气中H2和CO的体积分数分别为43.64%和31.99%,合成气热值达到12.16MJ/m^3以上。计算表明,该中试装置81h连续稳定运行期间的物料平衡偏差为1.79%,系统能效为94.6%。     

热解-重整-燃烧解耦的煤气化特性

采用热解、重整、燃烧解耦分离的解耦三床气化(decoupled triple bed gasification,DTBG)系统,以橄榄石为原位焦油裂解催化床料,进行了煤催化气化实验。研究了煤种、煤进料速率、重整器温度以及水碳比(S/C)对煤热解焦油裂解/重整反应的影响。结果显示:随着煤挥发分含量增加,气体产率、碳转化率、冷煤气效率以及产气中的H_2含量增加。由于半焦不参与气化反应,导致碳转化率和冷煤气效率偏低。煤和催化剂比例的改变会影响气体产率和产气组成,当煤的进料速率从0.12 kg/h增加到0.30 kg/h时,气体产率从0.28 m~3/kg增加到0.46 m~3/kg,H_2含量从28.4%增加到50.5%。重整器温度的升高有利于促进煤焦油裂解转化,从而增加气体产率。当重整器温度为850℃、S/C为1.0时,气体产率达到了0.60 m~3/kg,橄榄石催化剂有效地降低了焦油含量,焦油产率仅为2.11g/m~3。S/C的升高增强了焦油水蒸气重整反应,但引入过量的水蒸气会导致反应器内气体的流速加快,缩短了反应物的停留时间和反应时长,减缓了焦油水蒸气重整反应的反应程度。     

有机固废合成气原位净化催化剂设计及反应器分析

焦油脱除是实现有机固废气化制合成气连续运行的关键。常规金属类的焦油裂解催化剂尽管裂解能力强,但在固废气化高焦油、高水的环境下容易失活,催化剂再生和使用成本高。本研究设计并制备了一种比表面积达1384.2m²/g的生物质半焦催化剂,该催化剂用于可原位脱除焦油的有机固废气化反应器中,使用后的生物质半焦无需再生,直接落入气化反应器作为有机固废气化原料,大幅降低了焦油脱除成本。此外,本文通过对生物质半焦表面性质的测定及模型化合物甲苯在生物质半焦上裂解的活性评价,构建了半焦催化剂的失活动力学模型。在此基础上,利用多场耦合软件COMSOL对该催化剂在示范工程工艺条件下的焦油脱除过程进行仿真,考察了催化剂停留时间、装填量以及催化剂反应器形状对裂解过程的影响。结果表明,当脱除焦油的反应器高径比为1.0,全部填充催化剂时,出口焦油浓度可在4～6s内降为0,且合成气中H₂浓度为0.032kg/m³,CO浓度为0.50kg/m³。     

枣庄褐煤催化热解特性研究

在格金反应器上对一种枣庄褐煤添加镍基催化剂(Ni(NO₃)₂·6H₂O)进行催化热解,并对其添加催化剂前后热解产物焦油、半焦和气体等通过全二维气相色谱质谱联用仪(GC×GC-MS)、热重分析仪(TGA)、拉曼光谱仪和气相色谱仪(GC)等进行表征分析。催化热解产物分析结果表明,相较于原煤,添加镍基催化剂后半焦收率降低,焦油收率提高,其中半焦收率由82.72%降低到81.51%,焦油收率由8.21%增加到10.06%。焦油馏分分析结果表明,添加镍基催化剂后焦油品质提高,其中沥青含量由18.29%降低到13.88%,蒽油含量由9.39%增加到12.87%。拉曼光谱分析结果表明,添加镍基催化剂后半焦中3～5个芳环的芳香烃结构含量增加,六元以上芳香烃结构含量降低。综上分析结果推测出镍基催化剂在煤热解过程中促使煤大分子结构上连接稠环芳香结构(3～5个芳环)的脂肪桥键断裂,断键后的稠环芳香结构被CH₃·或H·稳定下来生成焦油或半焦。     

半焦基催化剂裂解煤热解产物提高油气品质

利用上段热解下段催化的两段固定床反应器,针对府谷煤研究了半焦和半焦负载Co催化剂对煤热解产物的催化裂解效果。结果表明,半焦和半焦负载钴对热解产物催化裂解后,热解气收率增加,焦油收率降低,但焦油中沸点低于360℃的轻质组分含量提高,轻质焦油收率基本保持不变或略有增加。与煤在600℃直接热解相比,在热解和催化温度均为600℃,采用煤样质量20%的半焦为催化剂时焦油中轻质组分质量含量提高了约25%,轻质组分收率基本不变,热解气体积收率增加了31.2%;在热解温度600℃,催化温度500℃时,采用煤样质量5%的半焦负载钴催化剂,焦油中轻质组分质量收率和含量分别提高了约8.8%和28.8%,热解气体积收率增加了21.5%。煤热解产物的二次催化裂解的总体效果是将焦油中重质组分转化为轻质焦油和热解气。     

低阶煤与浒苔低温共热解产物特性研究

采用自行设计的低温干馏装置,将不同配比下的低阶煤-浒苔混合物进行低温共热解,考察随着浒苔配入量的增加各热解产物的产率和品质的变化.结果表明,当浒苔配入量为30%时,焦油产率达到最大值11.39%,比低阶煤单独热解提高了28.61%.此时,热解焦油中烷烃类含量为48.66%,酚类含量为9.12%,明显高于原始焦油中相应组分的含量,热解焦油的n(H)∶n(C)提高了9.87%,表明热解焦油达到了一定程度的轻质化.同时煤气成分中CH4和H2的含量有所增大.SEM检测显示,混合热解时半焦表面变得粗糙,形成了明显的裂纹中心.混合热解的半焦热值相对于浒苔单独热解的半焦热值有显著提高.     

神府煤热解产物分布及物料、热量平衡分析

主要对神府煤在不同热解工艺条件下,进行热解产物分布、物料及热量平衡分析。结果表明,半焦约、焦油及粗煤气产品神府煤热解的半焦收率为60%,焦油收率为7%,煤气收率为19%,粗煤气中有效组分含量高达70%~85%(vol%);中试研究中物料平衡和能量平衡数据存在误差。可见,以神府煤为原料,利用热解技术生产半焦、焦油和煤气,可实现煤炭的梯级利用。     

麦秆快速热解产物分布及焦油成分分析

目前将流化床反应器用于小麦秸秆中低温热解研究的报道较少。为此,自主搭建了进料量为5 kg/h的流化床反应器,并在400—550℃温度区间内,以氮气为载气,在反应压力(0.2±0.02)MPa(G)、气相表观停留时间(2±0.1)s的工况下,考察了反应温度对小麦秸秆快速热解产物分布的影响。结果表明,热解所得液体收率在450℃左右出现极大值49.22%,且在该热解温度所得液体产物中的含水质量分数达到极小值31.27%。随着反应温度的增加,半焦收率单调递减,热解气的收率单调递增,而焦油的收率先增加后减小且在450℃左右出现极大值33.83%。另外,采用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)对500℃条件下所得快速热解焦油进行了分析,该焦油脱水后的主要化合物组成为:酚类34.94%,酮类30.01%,烃类5.56%,其他29.49%。可见,麦秆快速热解焦油具有水含量高、成分庞杂、氧含量高的特征。     

半焦催化裂解原位煤热解焦油的研究

在两段固定床反应器内考察了不同半焦对府谷煤热解产物的催化裂解效果。结果表明,不同半焦对煤热解产物催化裂解后,焦油收率降低,但焦油中沸点低于360℃的轻质组分质量分数明显增高。与煤在600℃直接热解相比,在热解和催化温度均为600℃时,采用煤样质量20%的半焦为催化剂时催化效果最好,其中轻质焦油收率基本不变,焦油中轻质组分质量分数提高了25%。半焦的表面结构和灰分都对煤热解产物的催化裂解有一定效果。在比表面积较低时,半焦中的灰分对原位煤热解焦油的裂解作用比较明显;随着比表面积的增加,灰分的影响越来越弱,半焦表面结构的影响越来越明显。