陕北低变质粉煤共热解特性及机理研究

摘要

本文主要进行陕北低变质粉煤（SJC）与重质油（HS）、焦煤（JM）、煤直接液化残渣（DCLR）的共热解实验研究。采用傅里叶变换红外光谱技术（FTIR）、气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）、热重-红外联用技术（TG-FTIR）等对热解产品结构、组成等进行分析表征。重点考察了共热解过程工艺及技术参数，深入探讨了热解过程中SJC与HS、JM、DCLR之间的协同作用机理。
　　研究表明，SJC与HS、JM、DCLR的共热解过程均可分为三个阶段，第一阶段为煤中表面水及吸附气的析出和少量弱化学键的断裂，第二阶段SJC和HS、JM、DCLR发生剧烈的解聚和分解反应，释放出大量挥发分，形成半焦，第三阶段半焦收缩，挥发分继续析出，气体产物主要以H2和CO为主，失重速率逐渐减小。共热解过程中均存在协同效应，且主要发生在第二阶段，表现为以 SJC供氢为主的氢自由基（[H]）的转移和转化作用。热解过程产生的[H]与其它自由基碎片之间自由结合，发生加氢反应产生更多的焦油及煤气，导致煤气中 H2含量大幅度降低，焦油中各主要组分的含量发生明显改变。HS对焦油和煤气的产生有明显的促进作用，共热解后焦油和煤气收率分别提高了12.18％和7.26%，JM会抑制焦油的二次裂解，造成焦油收率增加7.40%，而煤气收率则降低6.24%。JM和DCLR能有效促进焦油中脂肪烃的生成和芳香烃的二次裂解和转化，导致脂肪烃含量分别提高29.33%和16.25%，芳香烃含量分别降低15.07%和11.88%。
　　在升温速率为7℃/min、热解终温800℃、保温时间4h、HS添加量20%，JM、沥青（LQ）、SJC添加量分别为15%、5%、60%的条件下，共热解能获得相对高价值的焦油和高热值煤气。保温时间过长与升温速率过快均会增加气相产物发生二次裂解的可能性，造成焦油收率降低。随着热解终温的升高固体焦收率呈现出先降低后升高的趋势，而焦油和煤气的收率则正好相反。煤气热值随热解终温的升高逐渐增大，煤气中H2含量逐渐增加，而CO与CH4含量则先增大后减小，在800℃时达到最大值12.77%和33.16%，H2含量为19.61%。随着HS添加量的增加，固体焦收率持续降低，焦油收率先增大后减小，当其添加量为20%时，焦油收率最大为33.40%，且焦油中烷烃和酚含量均较高，分别为7.71%和21.85%。

目录

声明

1文献综述

1.1前言

1.2低变质煤资源特点及分布

1.3低变质煤热解技术

1.4低变质粉煤制备型焦技术

1.5共热解技术发展现状

1.6本文研究目的、意义及内容

2实验程序

2.1实验原料

2.2实验仪器及设备

2.3实验过程

2.4分析与表征

3低变质粉煤共热解过程及协同作用研究

3.1低变质粉煤与重质油共热解

3.2低变质粉煤与焦煤共热解

3.3低变质粉煤与液化残渣共热解

3.4共热解过程对比分析

3.5本章小结

4低变质粉煤与复合添加剂共热解工艺研究

4.1保温时间的影响

4.2升温速率的影响

4.3热解终温的影响

4.4重质油添加量的影响

4.5本章小结

5结论

致谢

参考文献

硕士研究生学习阶段发表论文