微波辅助低温煤焦油馏分萃取-热解耦合神府煤的作用研究

为提高煤在萃取过程中的转化率,考察微波辅助萃取煤的工业化可行性。以低温煤焦油馏分为溶剂,研究了神府煤在微波辅助萃取-热解耦合新工艺下的特性,考察了溶剂类型、萃取温度、溶煤比、萃取时间对转化率的影响。结果表明：当溶剂为200～360℃馏分油,萃取温度为200℃、萃取时间为30 min、溶煤比为3∶1时,微波辅助过程煤的转化率最高为34.75%。最后,通过对比常规萃取与微波辅助萃取的工艺条件及反应结果发现：微波辅助萃取-热解过程较常规萃取-热解过程略占优势,但其产业化仍需进一步验证。     

低温煤焦油萃取-热解神府煤耦合新工艺研究

以煤的衍生溶剂——低温干馏煤焦油为萃取剂,对神府煤进行溶剂萃取-热解处理,考察了溶剂体系、萃取温度、溶煤比和时间4个因素对神府煤总转化率的影响。结果表明:以低温煤焦油的200℃~360℃馏分作萃取溶剂、在萃取温度200℃、溶煤质量比4:1、萃取时间30 min的工艺条件下,可以使神府煤的总转化率达到35%左右。     

微波热解煤的实验研究

采用微波加热的方式对褐煤进行了热解实验研究,研究结果表明,用微波进行煤的热解,温度可以达到800℃,是一种热解煤的有效方法,其热解速度快,微波热解产生的炉气,其有效成分浓度高,热解后的最终固体产物与兰炭的成分相近。     

煤焦油对煤微波辅助萃取率的影响研究

以煤焦油蒸馏所得馏分为萃取溶剂,对煤在微波辅助条件下的萃取过程进行研究,主要考察了不同溶煤比和微波辐射时间等因素对萃取率的影响.结果表明,当溶煤比为3∶1且微波辐射为25 min时的萃取率最高,可以达到25.51%,有望为低温煤焦油的合理利用提出一种新途径.萃取残煤的FT-IR和SEM分析检测表明,萃取后残煤样的H/C降低,但煤的大分子结构没有受到破坏.     

煤的微波热解研究进展

煤炭是我国的主要能源,煤的清洁高效利用是我国能源安全和生态环境建设的重要保障。热解是在温和条件下将煤转化为洁净的气体、液体和固体燃料,是改善煤炭利用、加工转化成清洁高效的二次能源的重要手段之一。微波作为一种新的加热方式在煤的热解方面的应用的优势越来越明显。本文概述了微波热解的机理与优点、微波吸收剂的应用以及国内外微波热解研究进展,得出了低阶煤介电常数较小,需要添加一定量的微波吸收剂才能达到热解温度;和常规热解相比,微波热解改变了物质的加热方式,改善了热解产物的品质,热解气中CO、H₂含量增加,焦油品质较好,提高了煤的热解效率。作为一种新型加热方式,微波技术为煤热解效率的提高提供了新的解决方案和思路。     

煤低温热解液体产物中的酚类化合物

深入研究煤低温热解过程中酚类的生成机理具有典型性和代表性，对促进煤化学研究具有重要的意义。笔者在前人工作的基础上，结合自己的研究实践和认识评述和探讨了低温热解焦油中酚类的生成的可能机理，分析和探讨了进一步深入研究煤系酚类产同理应结合的学科、彩的方法和开展的工作等，并提出了今后的研究方向。     

微波辐射下神府煤CS2萃取物的组成结构分析

微波辐射下用二硫化碳萃取了神府煤并用GC/MS分析了萃取物,考察了萃取物的组成结构特征和部分组分的可能来源.结果表明:萃取物中的可检测成分为脂肪烃、烃基取代的芳烃和含杂原子的有机化合物,其中脂肪烃含量占绝对优势,且以7种C15-二环倍半萜烯同分异构体为主,可能来源于霍烷,检测出的链烃包括C18-C29正构烷烃和两种异构烷烃,烃基取代的芳烃中的芳环包括苯、萘和菲环,含杂原子有机化合物都含氧原子.     

微波辅助萃取煤的实验研究

在微波辅助下,以神府煤为主要研究对象,四氢呋喃、丙酮、甲醇为溶剂,考察了萃取温度、时间、溶剂量及煤粒度对萃取率的影响,结果显示:使上述3种沸点接近的不同溶剂萃取率达到最佳值,所需要的萃取温度、溶剂量及煤粒度相差大;同时探讨了以四氢呋喃、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,对不同变质程度煤的微波辅助萃取效果,结果是变质程度相似的煤在相同萃取条件下萃取率不同。运用红外光谱现代分析技术,对神府脱灰煤和四氢呋喃抽提残煤的结构进行对比分析,结果表明萃取并没有破坏煤的大分子结构。     

低变质煤与塑料微波共热解研究

进行了微波加热条件下陕北孙家岔低变质煤与塑料共热解的实验研究.结果表明:随着塑料添加比例的增大,兰炭产率逐渐降低,焦油产率明显提高.当塑料加入量为10%时,焦油产率可达到17%,同时煤气中H2,CO和CH4的含量显著增加,分别可达到44.21%,18.75%和21.97%.塑料的加入有利于提高焦油的回收率,优化热解煤气成分,对煤气的进一步综合利用具有重要意义.     

神府粉煤热解动力学及产物半焦研究

通过TG/DTG热分析仪,对不同升温速率下神府粉煤热解特性进行实验研究,利用扫描电镜(SEM)对不同升温速率下的产物半焦进行外貌表征,将粉煤热解过程分为三段,分别建立一级动力学模型。结果表明,随着升温速率的增加,粉煤热解失重率降低,当升温速率由10℃/min升高到30℃/min时,热解失重率由37. 0%降低到23. 02%;产物半焦具有丰富的孔隙结构,升温速率越大,热解产物半焦的孔径越大,且排列趋于规则化;由一级动力学模型结果可得,活化能和频率因子之间存在补偿效应。     

Microwave effect on kinetics of paper cups pyrolysis

Not only are microwaves notorious in food heating, but they exhibit interesting properties in different domains including chemical engineering. Their ability to concentrate heat transfer inside dielectric materials enhances process efficiency and permits high heating rates. Nonetheless, their effect on reactions is still controversial. While some researchers believe in non-thermal effects due to the efficient conversion of microwave energy to enhance reactions without heat dissipation, others assert that microwave frequencies are not high enough to excite molecular bonds. In this study, paper cups pyrolysis is achieved in electrical and microwave TGA using two heating modes. The effect of microwaves on the kinetics of paper cups pyrolysis is shown to depend on the heating regime: at a moderate heating rate, microwave pyrolysis started at a lower temperature, while the pyrolysis in the electrical and microwave TGA have similar kinetic parameters at high heating conditions. This difference is linked with reaction mechanisms. At moderate heating conditions, cellulose decomposes first to an intermediate compound then to final products. The intermediate has a short reaction time and interacts with the microwave. Hence, hot spots at the molecular scale are generated in a short amount of time below the detectable limits of existing temperature measurements media. At a high heating rate, the decomposition of cellulose is direct and no effect is observed.     

煤炭的微波干馏技术研究进展

将煤炭加工转化成洁净、高效的二次能源以替代石化产品,对于缓解石油供需矛盾、实现煤炭清洁利用、保障国家能源安全具有重要的战略意义。本文概述了微波加热的机理、特点与优势以及国内外微波加热煤干馏技术的研究进展,提出了煤分级加工及清洁化利用技术研发思路,指出与常规的煤干馏技术相比,微波干馏煤焦油的性质更好,更适合于加工生产化工产品和汽油、柴油产品。所产煤气纯度高,富含甲烷、氢等高价值组分,利于综合利用。该技术易与现有电厂、钢厂等用煤大户企业结合,形成煤分级加工及清洁利用组合体,有利于资源的高效利用。与现有石油加工企业组合,更能优化产品的加工利用方案。     

低温煤焦油组分分离及分析

对内蒙低温煤焦油进行高效精馏,采用酸碱溶液萃取的方法将馏分油分离为酚油、中性油组分。利用GC-MS技术对酚油、中性油的化学组成和结构进行定性、定量分析。结果表明,低温煤焦油馏分油中,酚油中检测出质量分数大于0.1%的化合物共40种,大部分为苯酚、烷基酚及萘酚。中性油检测出质量分数大于0.1%的化合物共104种,主要由烯烃、烷烃、萘等化合物组成。     

甲烷活化与煤热解耦合过程提高焦油产率研究进展

热解是实现煤清洁高效利用的重要途径之一。针对传统煤热解焦油收率低的现状,从煤热解反应机理出发,围绕甲烷催化/等离子体活化与煤热解过程耦合提高焦油收率的研究工作进行综述,重点介绍了甲烷部分氧化、甲烷二氧化碳重整、甲烷芳构化、甲烷水蒸气重整及甲烷等离子体活化与煤热解耦合过程特点以及对焦油产率的影响。结果显示,相对氮气和氢气气氛下热解,耦合过程焦油产率显著提高,并具有煤种普适性。同时借助同位素示踪技术对耦合过程焦油产率提高机理进行分析。结果表明,甲烷经催化/等离子体活化后产生的活性物质通过与煤热解形成的自由基结合,参与了焦油的形成,是焦油产率显著提高的根本原因。耦合反应器的设计和甲烷活化催化剂的开发是今后该过程工业应用的关键。     

煤热解焦油化学破乳脱盐试验研究

为减少煤焦油乳状液水中大量无机盐对分馏塔冷凝器等设备的腐蚀,促进煤焦油与水分离,利用化学破乳方法对煤焦油进行了脱盐试验,探讨了煤焦油化学破乳的可行性,考察了破乳剂类型、破乳剂添加量、注水量、脱盐温度及停留时间等试验条件对煤焦油脱盐效果的影响。结果表明,自制聚醚破乳剂脱盐效果较佳,破乳剂添加量100×10~(-6),注水量15%,脱盐温度110℃,脱后煤焦油中盐含量均出现明显拐点,停留时间在一定范围内对脱盐效果影响甚微。因此,自制聚醚破乳剂较其他2种较广泛应用于煤焦油脱水的破乳剂具有更好的脱盐效果,这主要归因于其特殊结构与煤焦油中沥青质有很强的相互作用。     

低温煤热解焦油产率和品质影响因素研究

煤焦油是低温煤热解技术的主要产物,是重要的化工原料,其产率和品质是评价煤热解工艺的重要指标。从原煤性质(煤种和煤粒径)、热解反应器结构形式及热解工艺条件(原煤预处理、热解温度、压力、升温速率、停留时间、热解气氛及催化剂)等方面综合分析了煤热解焦油产率和品质的影响因素,认为通过优选煤种和热解反应器,对煤样进行适当预处理,选择合适的工艺操作条件和引入加氢催化热解等有助于提高焦油产率和品质。     

微波条件下氯化锌对乙醇抽提神府煤的影响

微波条件下,研究了在乙醇抽提神府煤中加入氯化锌对其结果的影响。采用气相色谱/质谱联用的方法分析了乙醇和乙醇-氯化锌抽提物的组成;利用傅里叶红外光谱技术分析了神府脱矿物质煤、乙醇抽余煤和乙醇-氯化锌抽余煤的结构。分析结果显示:在乙醇溶剂中添加少量的氯化锌,其抽提物的组成发生了改变;乙醇-氯化锌抽余煤与原脱矿物质煤和乙醇抽余煤相比,芳环吸收强度降低,表明在抽提过程中可能伴随着烷基化反应的发生。     

桦甸油页岩的微波干馏特性

在自行设计的微波干馏装置上研究了桦甸油页岩、半焦及其混合物在微波场中的升温特性。发现油页岩本身是一种微波弱吸收物质,纯油页岩在微波场中升温能力较差;油页岩热解产物半焦在微波场中升温很快,可以作为油页岩微波干馏的微波吸收剂,将油页岩和半焦的混合物放入微波场中能达到良好的热解效果。实验研究了半焦和油页岩的混合比、微波功率、粒径等因素对微波干馏效果的影响,结果发现,随着半焦比例加大,产油率增加,半焦产率降低;在相同时间内,微波功率越大,产油率和气体损失产率越大,半焦产率降低;油页岩粒径对微波热解影响较小,但当粒径小于0.2mm时实验中出现了较严重的夹带现象。     

生物质微波催化热解制备高值产品的研究进展

生物质微波热解具有反应速率快、能量利用率高等优点,但存在产物选择性不高、品质较低等问题,结合催化剂使用,具有制备高值产品的应用潜力。本文对生物质微波催化热解的研究进展进行了综述,介绍了微波催化热解的机理、反应体系、热解产物等对制备高附加值产品的影响。简述了微波催化热解的机理,从原料、微波吸收剂、催化剂三个方面对微波催化热解体系进行讨论,介绍了不同种类原料对产物产率的差异、不同催化剂对于产物选择性的区别。分析了不同提高产物产率和选择性的方法,指出优化和改善催化剂特性使其具备复合功能、开发大型微波反应器、产物定向富集和转化是目前仍需解决的问题。为生产富烃生物油、高性能生物炭等产品,进而推广到工业应用提供参考。     

中低温煤焦油蒸馏过程中金属元素的迁移规律

以中低温煤焦油轻油和重油为实验原料,采用常压蒸馏获得170~200℃、200~240℃、240~270℃、270~300℃、300~320℃、320~340℃、340~360℃和360~390℃煤焦油馏分油;利用配有油品加氧制冷进样系统的ICP-OES测定了21种微量元素在馏分油中的含量,考察了不同馏分油中元素的分布情况。研究表明：在原煤焦油中,未发现Ag、Mg、Mo、Na、Ni、Fe、Mn、Cr及Ti元素,含量较高的元素有Sn、P、Al、Pb、Si,其中Sn元素在轻油和重油中的含量分别为11.78μg/g和14.04μg/g;在所有馏分油中,未发现Al、Mo、Fe、Mn、Cr及Ti元素,含量比较高的元素有Si、Sn、Na、Zn、Pb,特别是Si、Na、Sn、Zn、Ni、Pb及B元素可以有效富集于馏分油中。可能的原因是Ca、Fe、Mg、Al等金属以不同的盐类形态存在,在煤焦油脱水及<170℃蒸馏过程中,这些金属盐类会被部分带出,导致其在馏分油中的含量未富集或未检出;通过关联金属元素在馏分油中的分布与其组成的关系,馏分油中元素的分布可能与酚类化合物、杂环化合物和蒸馏温度等相关。酚类化合物及杂环化合物可能与Ag、B、Cu、Mo、Sn、Na、Zn、Ca、Pb等金属形成络合物或卟啉配合物,蒸馏温度一方面可以破坏Sn、Cd、Pb、Zn、Cu、Ca、Pb等元素在馏分油中的结合力,另一方面也可以促进这些元素与馏分油中的含氧、含氮等化合物更好地发生化合反应,进而影响金属元素在馏分油中的含量分布。