微波功率对褐煤与玉米芯共热解产物特性的影响

采用自行改造的微波共热解装置,探究微波功率对褐煤与玉米芯共热解产物特性的影响.利用傅立叶红外光谱仪(FTIR)、气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)和扫描电子显微镜(SEM)对共热解产物进行了表征.结果表明:随着微波功率的增大,共热解气产率和焦油产率均呈上升趋势,半焦产率呈下降趋势;当微波功率由220W增加到700W时,共热解气中CO,CH4和H2的体积分数均逐渐增大;焦油中脂肪族和酚类的质量分数分别提高了12.35%和12.14%,杂原子的质量分数降低了9.37%;随着微波功率的增大,半焦表面更粗糙,裂纹更丰富.     

H_2气氛中低变质煤微波热解研究

在定制微波炉中进行了H2气氛中低变质煤的微波热解实验研究,系统考察了微波功率、热解时间、煤样粒度和氢气流量等对低变质煤微波热解产品收率及成分的影响.研究表明,低变质煤在微波功率为800W,热解时间为40min,煤样粒度为5mm~10mm,氢气流量为0.4L/min的优化工艺条件下热解,兰炭收率达59.8%,液体产品(煤焦油和热解水)收率达28.2%.热解获得的煤焦油中烷烃类化合物含量高达45.2%,兰炭中酚羟基和羰基官能团含量较高,固定碳含量高,硫和挥发分含量低.     

成型压力对低变质粉煤微波催化共热解的影响

对不同成型压力下低变质粉煤与二硫化钼微粉冷压而成的型煤进行微波共热解实验.通过对热解产物收率分析、固体产物工业分析和元素分析、微观形貌(SEM)分析及红外光谱(FTIR)检测、液体产物气相色谱-质谱联用(GC-MS)检测以及气体产物组分分析等方法,研究了成型压力对型煤微波催化共热解产物收率和产品质量的影响.结果表明:随着成型压力增大,液体产物收率呈先增大后基本不变的趋势.在成型压力为7 MPa时,微波共热解所得液体产物收率达到28.4%(质量分数,下同),固体产物收率为64.0%,煤气收率为7.6%;所得煤气中CH_4,CO和H_2的体积分数分别为25.34%,31.51%和22.19%,热值为15.14MJ/m~3;焦油中羟基、单核芳烃及脂肪族—CH_2和—CH_3结构含量较高,焦油呈轻质化态势.     

基于热分析法的神府粉煤低温热解影响因素研究

利用TG-DTG热分析仪对神府粉煤热解特性进行实验研究,考察升温速率、煤样粒径和载气流速对神府粉煤热解过程的影响,并通过正交实验确定最大失重速率的最佳条件.热重实验结果表明:升温速率、煤样粒径和载气流速对热解失重均有影响.升温速率和载气流速增大,热解失重量减少.粒径对热解失重率的影响呈抛物线分布,最大热解失重量存在最佳粒径,本实验所研究的粒径小于0.84mm的神府煤,热解过程中最佳粒径为0.25mm~0.42mm.正交实验结果表明:升温速率是影响煤热解过程的主要因素,其次是粒径,载气流速对热解影响最小;当神府煤的煤样粒径为0.25mm~0.42mm、升温速率为30℃/min、载气流速为120mL/min时,热解失重速率最大,为4.95%/min.     

微波场中褐煤与玉米芯共热解焦油的特性

采用自行设计的微波热解装置对不同配比下的褐煤-玉米芯混合物进行微波共热解.结果表明:随着玉米芯质量分数的增加,焦油产率呈先增加后减少的趋势,与理论计算值相比,出现焦油产率先被促进后被抑制的相互作用;当玉米芯质量分数为30%时,焦油产率达到最大值16.31%,比褐煤单独热解时提高了51.16%,与理论计算值的正偏差最大.对热解焦油进行GC-MS检测,发现添加30%玉米芯后,酚类的质量分数由原来的6.31%增至21.47%,酸类和杂原子类的质量分数分别降低了70.91%和68.88%,轻质油的质量分数由原来的16.57%增至41.63%,实现了热解焦油的大幅度轻质化.对比低温加热方式,共热解物料的最佳配比不变,微波加热更有利于高品质焦油的生成.     

一种低变质煤微波热解过程分析

微波闪速热解是低变质煤转化的一种新工艺.研究了微波加热条件下原煤粒度变化对热解产品质量和收率的影响.结果表明,微波加热条件下,10min左右煤料温度可达到750℃,22min焦油收率就可达到12%左右,比常规加热提高4%;热解煤气中氢气、一氧化碳和甲烷含量大幅度提高;原料煤粒度对各种产品的收率影响不大.因此该工艺可用于粉煤的快速热解,为煤气的进一步综合利用奠定了基础.     

微波功率对低变质煤与塑料共热解焦油的影响

研究了微波场中低变质煤与塑料共热解时微波功率对焦油组成的影响.利用色谱-质谱联用仪(GC-MS)和傅立叶红外光谱仪(FT-IR)对焦油的组成进行了分析表征.结果表明,随着微波功率的增大,热解焦油呈现出轻质化趋势.当功率由480W增加到800W时,焦油中轻质油含量增加13.2%,重质油含量减少24.2%.焦油中烷烃类物质含量增加4.4%,烯烃含量增加9.1%,而芳香烃类物质含量减少14.6%.因此,微波功率对热解后焦油成分具有重要的影响.     

改性分子筛催化褐煤微波热解挥发分提质研究

为了实现褐煤的清洁高效利用,采用微波热解技术,探究微波反应器中ZSM-5分子筛催化剂对先锋褐煤热解挥发分的催化提质作用。通过浸渍法制备了Fe、Co、Ni改性的ZSM-5分子筛催化剂,采用SEM、XRD、BET和NH3-TPD对催化剂进行了表征,研究了微波功率和不同催化剂对产物产率和焦油中芳烃生成特性的影响。结果表明：微波热解的最佳功率为700 W,在此功率下,通过微波催化热解,有效提升了气体产物中有效组分H₂+CO的含量;金属的引入显著提高了焦油中芳香烃的产率以及对轻质芳烃的选择性;其中,Ni@ZSM-5获得了最高气体有效组分体积分数(93.20%)、最高芳香烃产率(质量分数72.92%),轻质芳烃产率较未催化提升了34.08个百分点。     

印尼褐煤与玉米芯低温共热解焦油的特性

采用自行设计的低温干馏装置,将不同配比下的褐煤-玉米芯混合物进行低温共热解实验.结果表明:当玉米芯配入量为30%(质量分数,下同)时,焦油产率达到最大值11.70%,比褐煤单独热解提高了53.75%.对褐煤、玉米芯及褐煤与玉米芯配入量为30%的混合样进行热重分析可知,玉米芯的添加降低了煤热解初始温度,整个TG曲线向低温区移动,表现出明显的促进热解作用.对热解焦油进行GC-MS检测,发现添加30%的玉米芯后热解焦油的脂肪类和酚类质量分数分别提高了27.79%和193.96%,酸类和杂原子类质量分数分别下降了26.42%和55.19%,轻质油含量由原来的4.68%提高到27.13%.玉米芯的添加实现了热解焦油大幅度轻质化和高品质焦油的生成.     

神东煤与煤液化残渣共热解研究

为实现煤液化残渣的资源化利用,采用神东煤与液化残渣进行共热解试验,研究了神东煤粒度、残渣粒度、残渣比例对热解产物分布及热解半焦强度的影响,建立了热解半焦强度测试方法。结果表明,共热解后焦油干基收率随着液化残渣加入量的增多而增大,液化残渣的加入对焦油的生成有正协同作用。1 mm液化残渣添加量由10%增加到30%,3~6 mm神东煤共热解半焦转鼓强度增大29.3%,易碎性F值降低22.8%;同样条件下,液化残渣添加量对3~6 mm神东煤共热解半焦转鼓强度的影响更大,1 mm的液化残渣添加量对神东煤共热解半焦易碎性F值影响更大,3 mm神东煤和1 mm的液化残渣共热解半焦转鼓强度小,易碎性F值高,因此热解过程原料煤应当设置粒度下限。     

低阶煤与玉米芯低温共热解的产物特性分析

采用低温干馏装置对不同玉米芯加入量的褐煤/玉米芯混合物进行低温共热解实验。结果表明：当玉米芯加入量为30%时,焦油产率最大为11.70%,比褐煤单独热解提高了53.75%。随着玉米芯的加入量增加,热解气中CO、CH₄和H₂含量逐渐增大。对热解焦油进行GC-MS检测,发现添加30%玉米芯后脂肪族质量分数从褐煤单独热解的24%提高到了30.67%,酚类质量分数从6.29%提高到了18.49%,杂原子质量分数从29.75%降低到了13.33%,一定程度上实现了焦油的轻质化和高品质化。对热解半焦进行SEM、比表面积分析和热值测定,发现共热解半焦表面变粗糙,孔隙结构得到改善,热值明显高于褐煤单独热解半焦热值。     

微波场中长焰煤与焦煤共热解实验研究

对王家沟(WJG)长焰煤和焦煤(JM)两种原料煤进行了微波共热解实验研究,考察了两种煤配比不同时热解产物的收率及成分变化.结果表明,微波热解条件下,随着混煤中JM比例的增大,焦油收率在逐渐减少,而固体焦的灰分含量与硫含量逐渐增加.SEM照片也表明,固体焦表面的微孔结构越来越多,微孔的边界越来越清晰.煤气中CO2,CO,CH4和CnHm含量在3 min以前随热解时间的延长均逐渐增加,随后逐步减少.随着混煤中JM配比的增大,热解煤气中CO2和CO含量逐渐减少,但CH4和CnHm含量在3 min以前变化不是很明显,在3 min~15 min区间逐渐增加.     

云南松热解及其热解产物的研究

采用自制固定床反应器对云南松木粉进行热解,探讨了热解温度、原料颗粒尺寸和氮气流速对云南松热解特性的影响,并采用GC-MS对生物油的组分含量进行分析。结果表明:在热解温度为500 ℃,原料颗粒尺寸为0.250~0.420 mm,氮气流速为150 mL/min条件下,生物油的产率最高为50%,液体组分主要以2,6-二叔丁基对甲酚、2-甲氧基-4-甲基苯酚、异丁香酚、愈创木酚为主,占液体总量的39.24%。     

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.     

固定床烟煤与木屑共热解的协同反应性研究

在自制的固定床反应装置上对木屑和烟煤以及两者的混合物进行了热解特性研究,考察了木屑与烟煤在不同掺混比例和热解终温下的共热解反应特性。研究结果表明:协同作用发生的程度与热解反应条件有关,烟煤与木屑共热解的协同反应性不仅体现在气、液产物收率方面,同时对气体组成也有显著影响;因木屑灰分中的碱金属化合物对热解焦油的催化裂解作用,使得共热解反应在较高热解终温和较低木屑掺混比条件下表现出更为显著的协同作用;在木屑掺混比(木屑质量分数)为25%、终温540℃条件下,热解气产率的协同值达到22.6%,焦油产率协同值为-27.3%;H自由基与烟煤热解产生的自由基结合成CH4等烃类气体或转移到焦油组分,是一种重要的协同作用机理。     

煤催化微波热解技术及其碳基吸波催化剂研究进展

微波技术与煤热解技术结合而成的煤微波热解技术可高效地治理传统煤热解技术中环境污染高和资源利用效率低的难题,为低变质煤的清洁高效利用和分级提质利用提供了新的思路。煤催化微波热解技术能有效改善热解升温特性和产物分布,从而受到较多学者的关注。本文从低变质煤催化微波热解技术发展历程着手,概述了国内外煤催化微波热解研究技术进展,通过加入Fe、Co、Ni和Cu等金属化合物或焦炭、活性炭等碳材料作为吸波剂,能显著增强煤对微波的吸收能力,提高热解升温速率、产物收率及产物质量,而有些金属化合物在微波热解反应中不仅起到吸波作用,还具有催化作用。碳基吸波催化剂作为一种性能优越的煤微波热解催化剂,具有优越的电磁和吸波性能、较好的催化性能和高经济性等优点,本文在煤催化微波热解技术研究现状的基础上,对碳基吸波催化剂进行了较为详细地分析,概述了碳基吸波催化剂的碳基体和催化活性组分的研究进展,对比了3种常见碳基吸波催化剂制备方法的优劣势。最后,总结了碳基吸波催化剂在研发过程中存在的难题,并展望了低变质煤催化微波热解技术的应用前景。     

煤热解过程分析与工艺调控方法

通过煤热解技术获取紧缺的油气资源是低阶煤清洁利用的有效途径之一。针对煤热解工艺存在焦油产率与品质难以控制以及焦油中粉尘含量高等关键技术问题,从煤的热解反应机理出发,详细探讨了热解挥发分二次反应的种类和发生条件以及影响热解过程的主要因素,结合煤热解技术应用,总结了逆向传热与传质所导致的挥发分气相二次反应是焦油产率下降的主要原因;同时,分析了热解过程中煤颗粒破碎机理以及煤热解过程中粉尘的主要来源。在前人研究结果的基础上,提出控制热解挥发分的流动方向从高温区向低温区流动、热解耦合气化以及耦合原位的焦油提质与除尘等方法可以调控煤热解过程,抑制重质焦油生成、提高焦油中轻质组分含量以及减少焦油中的含尘量,从而实现煤的定向热解。     

Synergies in co-pyrolysis of Thai lignite and corncob

The results from TGA experiments at the temperature range of 300–600 °C evidently distinguished the different pyrolysis behaviours of lignite and corncob; however, no clear synergistic effects could be observed for the mixture. The investigation of co-pyrolysis in a fixed-bed reactor, however, found significant synergies in both pyrolysis product yields and gas product compositions. The solid yield of the 50:50 lignite/corncob blend was much lower (i.e. 9%) than expected from the calculated value based on individual materials under the range of temperatures studied, and coincided with the higher liquid and gas yield. The synergistic effect in product gas composition was highly pronouncing for CH₄ formation, i.e. three times higher than the calculated value at 400 °C. Possible mechanisms were described including the interaction between corncob volatiles and lignite particles, and the effect of the heat profiles of lignite and corncob pyrolysis on the temperature dependent reactions. The enhanced devolatilisation of the blend was explained by the transfer of hydrogen from biomass to coal as well as the promotion of low-temperature thermal decomposition of lignite by exothermic heat released from corncob pyrolysis. Moreover, water, which was one of the major components in corncob volatiles produced mainly at around 200–375 °C, can also be expected to act as a reactive agent to promote the secondary tar cracking producing more CH₄.     

微负压系统中煤与橡胶共热解的协同作用

在热重分析仪及自制的微负压煤热解实验装置上,对陕北烟煤、橡胶及两者的混合物进行了实验研究。结果表明,煤与橡胶共热解时存在协同效应,并且随着热解温度增加,协同效应逐渐增强。橡胶是共热解反应的供氢物质,同时橡胶热解产生较多的甲烷,有利于煤中大分子的裂解,可提高煤热解的焦油收率。在热解温度为800℃时,任意橡胶质量分数的煤与橡胶混合物共热解的焦油收率均比线性叠加值高,当橡胶质量分数为20%时,协同作用最为显著。     

微波场中低变质煤与油页岩的热解

采用微波加热技术对低变质煤与油页岩的共热解特性进行探讨,研究了不同配比混合物的热解产物产率及成分,并通过气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术对液体产物的成分进行了分析.结果表明:微波热解过程中,适当配入低变质煤可提高焦油产率,增加热解气中可燃气体CO,CH4及H2的含量;微波热解共混物所得焦油成分主要是烃类(约50%～80%),其中烷烃和芳香烃居多(约40%～50%左右),其次是少量的以苯酚类为主的含氧化合物,而并未检测出含氮化合物,这一组成有利于焦油的进一步加氢处理.