煤焦油及其组分在超临界水中的反应特性研究

采用间歇超临界水（supercritical water, SCW）反应器,考察了三种煤焦油及其组分在SCW中的反应性。实验结果表明,沥青质裂解活性高的煤焦油在SCW中反应,轻质产物多,轻质化效果好。沥青质是轻质化反应的主要组分,它发生两极分化反应生成轻油和残焦。与常压N2热解相比,SCW可以促进沥青质转化为轻油并抑制缩合成焦的反应。由沥青质组分反应产物推断,煤焦油沥青质的芳香核主要是由1~4环的芳香族化合物构成。轻油组分在SCW中较为稳定,不足10%的轻油转化为沥青质和残焦。残焦组分在SCW中不发生反应。基于各组分的反应,探讨了煤焦油组分在SCW中的反应路径。     

聚乙烯塑料在连续超临界水反应器中的油化研究

在连续超临界水（SCW）反应器中考察了反应温度、停留时间和反应压力对聚乙烯（PE）降解油化的影响。实验结果表明，在120s、25MPa下，从500℃提高到550℃，液体收率呈现先升后降的趋势，在530℃达到最大值（79%）；在520℃、25MPa下，随停留时间的延长，PE裂解程度加深，产物轻质化程度提高，导致液体收率降低，停留240s时，气体收率达到43%；反应压力对产物收率的影响较小，气、液产物中烯/烷比随反应压力的增加而增大。     

煤焦油在超临界水中的改质研究

在自制的间歇式高压反应釜中，对煤焦油在超临界水中的改质反应进行了研究。考察了温度、反应停留时间、水密度等对产物分布及组成的影响。通过与N2气氛下的焦油常压热解、高压热解过程所得结果进行对比，表明煤焦油在超临界水中发生了轻质化反应，获得一定量的轻质化油品；超临界水介质的存在还对产气量和过程结焦产生一定的抑制作用。为获得较高的轻组分收率，最佳的反应条件为：450℃左右，反应停留时间约为20 min，水密度约为0.40 g/cm3在此反应条件下的轻质油收率为51.55 w%，比原料中的增加了约30％。     

CaO对褐煤在超临界水中制取富氢气体的影响

以褐煤在超临界水中制取富氢气体为目的，利用小型高压间歇反应装置，在Ca/C 摩尔比为0～0.60、温度450℃～680℃、压力23MPa～38MPa和停留1min～30min下，考察了小龙潭褐煤的反应特性。研究表明，CaO不仅可以固定气相中的CO2，提高H2的体积分数，而且可以提高碳转化率和气体产率。600℃、28MPa，Ca/C摩尔比为0.42时，气相产物中的CO2趋于完全固定，H2产率比无添加剂时提高2.5倍，H2体积分数为48％，其余为CH4和烃类气体。升高反应温度使CaO的催化作用更为显著, 碳转化率和气体产率（H2、CH4、烃类气体）随着反应温度的升高而逐渐增加，液相收率减少。增大反应压力可以促使煤转化率和气体产率升高，停留时间对反应的影响相对较小。以900℃热解焦为反应原料进行了气化实验，结果表明，在600℃和650℃反应5min后，碳转化率分别为8.6％和12.5％，CaO对气化反应和甲烷化反应起不同程度的催化作用。     

反应条件对哈密煤温和液化沥青质结构和热反应性的影响

沥青质(包括沥青烯和前沥青烯,PAA)作为煤液化的重要产物,其结构和性质对煤的高效液化及其后续利用至关重要。沥青质的结构和性质与液化反应条件密切相关,因此,本研究以四氢萘为溶剂,考察了反应温度、停留时间、反应压力、溶煤比等条件对哈密煤温和液化沥青质(HMPAA)结构和性质的影响。利用元素分析、红外光谱、固体¹³C-NMR等分析了不同温和液化反应条件下所得HMPAA的结构特征;利用TG-MS考察了HMPAA的热解反应性和热解过程中的气体逸出规律。结果表明,HMPAA的收率随反应温度降低、压力升高、停留时间缩短及溶煤比增加而升高。在温度为340℃、停留时间为1 h、压力为3 MPa、溶煤比为2∶1的条件下,HMPAA收率最高,达到35.0%。HMPAA碳结构由脂肪碳和芳香碳组成,其中,芳香碳占80%左右。升高温度有利于哈密煤液化反应向生成芳香化程度更高的HMPAA组分的方向进行;延长停留时间,HMPAA的芳环缩合程度增大;增大溶煤比,HMPAA芳香度和芳环缩合程度均减小;在本研究考察的范围内改变压力对HMPAA结构性质影响不大。HMPAA在250℃左右开始发生热解反应...     

生物质在超临界水中热解行为的初步研究

在间歇式高压反应釜中，考察了生物质（稻杆）在超临界水中的热解行为，研究了热解产物分布随反应温度、压力以及停留时间的变化规律。结果表明,气体收率随温度升高而增加，油收率则先增加后减少，380 ℃～410 ℃产油量较大，可达28.57%；气体收率和油收率随压力升高而增加，残渣收率则明显减小，但当压力高于31.5 MPa后，油收率基本不再随压力的升高而变化；气体收率随停留时间的延长而增加，油收率则先增加后减少。     

双环戊二烯苯酚树脂的合成新工艺

以双环戊二烯（DCPD）和苯酚为原料,甲磺酸为催化剂,合成了双环戊二烯苯酚树脂。适宜工艺条件:苯酚与DCPD摩尔比为5、反应温度120 ℃、反应时间5 h、催化剂质量分数为1.5%,收率89%。所得的双环戊二烯苯酚树脂（DPR）经催化加氢法在H2气压力1.5 MPa、催化剂Pd/Al2O3用量为原料质量分数的0.5%、反应温度80 ℃条件下对树脂进行脱色处理。 得到浅黄色双环戊二烯苯酚树脂,收率89%,经IR和1H NMR表征分析其为目的产物,产物指标达到国际同类产品的质量标准。     

棉籽现场碱催化转酯化联产生物柴油和无毒棉粕

通过棉籽现场碱催化转酯化联产生物柴油和无毒棉粕,考察了棉仁中水的质量分数、粒径对产物中脂肪酸甲酯（FAME）的质量分数和棉粕中游离棉酚（FG）质量分数的影响;对反应过程中的醇油摩尔比、反应时间、催化剂用量、反应温度进行了单因素和正交实验考察。实验得到的反应适宜条件为,棉仁含水量在1.92%左右,棉仁粒径小于0.335mm,反应醇油摩尔比135∶1,反应3h,甲醇中氢氧化钠浓度0.10mol/L,反应温度30℃。在上述反应条件下,反应产物中甲酯的质量分数可达97%,棉粕中游离棉酚的质量分数为0.031%,低于FAO规定的国际标准。     

煤焦油的改质研究

以煤焦油为原料，通过在300℃空气氧化120min-480min和在430℃氮气热缩聚50min-270min，制备了一系列具有相近软化点的煤焦油沥青。原料煤焦油和改质沥青的化学结构通过了NMR、FT－IR、元素分析、软化点、族组成和偏光光学进行分析。在1．6MPa、480℃下将改质煤焦油沥青进行焦化，考察了焦收率和光学组织结构变化。结果表明空气氧化和氮气热缩聚可提高煤焦油沥青软化点、甲苯不溶物含量和焦收率，与氮气热缩聚沥青相比，相近软化点的空气氧化沥青具有较高的焦收率和O／C原子比。空气氧化煤焦油沥青成焦后各向异性光学结构单元尺寸随空气氧化时间增加而逐渐减小，而氮气热缩聚沥青成焦后均生成各向异性广域光学结构。     

生物质气催化合成甲醇的研究

在高压微型反应装置上进行了生物质气合成甲醇的研究。利用组成为H2/CO/CO2 /N2(体积比)=52.5/21.5/22.8/3.2 的富CO2原料气考察了不同温度、压力和空速条件时甲醇的时空产率和质量分数。结果表明,在所考察的范围内,甲醇的产率和质量分数在260 ℃达到最大。产率和质量分数随反应压力升高而增大,空速增加使产率增大,甲醇的质量分数降低。当p=4 MPa,t=260 ℃,WHSV=5 280 h-1时, 甲醇的时空产率为0.79 g·（mL·h）－１,质量分数为96.2%,与工业合成气相比,分别下降25.8％和1.64％。     

Pyrolysis of coal-tar asphaltene in supercritical water

Pyrolysis of coal-tar asphaltene, the main active component of coal tar in supercritical water (SCW), is investigated to further understand the upgrading mechanism of coal tar. It is found that coal-tar asphaltene convert to gas, maltene and char both in N₂ and in SCW, but the conversion of coal-tar asphaltene and the yield of maltene in SCW are significant higher than those in N₂. The effect of maltene and char in coal tar on the pyrolysis of coal-tar asphaltene is also studied. The results indicate that the presence of maltene could suppress the formation of char. And the addition of char could reduce the maltene yield. The analysis of pyrolysis product indicates the aromatic nucleus of asphaltene molecule is mainly composed of 2-4 rings aromatic hydrocarbons. Based on these results the pyrolysis mechanism of asphaltene in SCW was discussed.     

固体热载体热解淮南煤实验研究

自制处理量为1 kg煤的间歇式固体热载体热解装置,以淮南烟煤为原料,石英砂作热载体,对该煤进行热解特性评价实验。考察了热载体初始温度700 ℃～900 ℃、反应 4 min～16 min、煤粒径及热载体与煤的质量比5～9对热解产物产率和性质的影响。结果表明,提高热载体初始温度,气、液产率增加;延长反应时间和提高热载体比例,气体产率有所增加;热载体初始温度对热解气组成影响显著。提高热载体与煤的质量比和热载体初始温度,可以抑制半焦对热解反应器内壁的黏附。     

固体热载体热解霍林河褐煤实验研究

在处理量为10kg/h的粉煤-固体热载体移动床实验装置上,以循环灰为热载体对其进行了热解特性评价实验.考察了热解温度(460℃~610℃)、反应时间(6min~8min)及煤粒粒径对热解产物产率和组成的影响.结果表明,随着热解温度的升高,气体产率增大;焦油产率在520℃时达到最大值4.94%.热解煤气的热值为19.80...     

含氧/蒸汽气氛中煤高温分解产物分布及反应性

在流化床反应器中考察了含氧/水蒸气气氛中煤在850 ℃下的热解特性,包括产物分布特性及生成的半焦与焦油的反应性,研究了温度、过量空气比(Equivalence ratio: ER)和水蒸气/煤比(S/C, 质量比)的影响。结果表明,随热解温度、ER和S/C质量比的增加,气体产率增加,而半焦和焦油产率减少。O₂的加入使CO₂、CO含量明显增加,H₂含量降低。O₂和水蒸气的加入使半焦的比表面积显著增加,半焦气化活性增强,但半焦在900 ℃和 ER 为0.22的条件下出现轻微石墨化,降低了其气化活性。同时,反应气氛中含有O₂和水蒸气对焦油的性质有显著影响,与单纯的N₂气氛相比,O₂和水蒸气的存在使热解焦油中单环芳烃、酮类、酚类、脂肪烃都明显减少,这对于焦油的进一步裂解及重整更加有利。     

煤在合成气、氢气和氮气气氛下的热解研究

采用固定床反应器，在合成气气氛下对中国寻甸褐煤、蒙古Shiveeovoo褐煤和Khoot油页岩进行了热解研究。升温速率10 ℃/min，褐煤热解温度400 ℃～800 ℃，油页岩热解温度300 ℃~600 ℃，研究结果与氢气和氮气气氛下的热解进行了比较。结果表明,与加压热解不同，褐煤在不同气氛下常压热解半焦和焦油收率差别不大，但对油页岩，合成气和氢气气氛下热解焦油收率高于氮气，气体收率低于氮气。黄铁矿硫在不同气氛下热解均极易脱除，并部分转化为有机硫。油页岩的总硫脱除率远低于褐煤，与油页岩的高灰分含量有关。与氮气甚至氢气相比，合成气下寻甸褐煤的高总硫脱除率和低有机硫含量与合成气中的CO有关。但CO在油页岩热解脱硫中不起作用，也与油页岩高灰分含量有关。研究结果也表明合成气可代替氢气进行加氢热解。     

神府烟煤水煤浆快速热解焦结构演化及其反应性的研究

利用高频热解装置对神府烟煤水煤浆及其原煤进行了600~1 200 ℃条件下的快速热解实验,考察了两者快速热解后的煤焦产率、焦-C产率随热解温度的变化规律.利用XRD、氮气气体吸附法、SEM等测试手段对比分析了水煤浆及煤粉热解后煤焦的微晶结构、孔隙特征及表观结构;在热重分析仪上进行CO₂气化反应活性的测定,对比了水煤浆和煤粉热解后煤焦的气化活性.实验表明,随着热解温度的升高,水煤浆和煤粉的热解焦产率、焦-C产率均逐渐降低,热解温度低于900 ℃时,两者热解焦产率、焦-C产率趋于一致,热解温度高于900 ℃时,水煤浆热解焦产率和焦-C产率明显低于煤粉热解焦;高温热解条件下,水煤浆热解焦的微晶有序化程度比煤粉热解焦略高,比表面积明显高于煤粉热解焦,水煤浆热解焦的气化活性优于煤粉热解焦.     

超临界水中煤与聚苯乙烯的共液化研究

在间歇式高压反应装置中,研究了兖州烟煤与塑料聚苯乙烯(PS)在超临界水中的共液化,考察了水/物料比(质量比10～30)、反应温度(360℃～430℃)和塑料添加量(10%～40%)对煤液化转化率及产物收率的影响.结果表明,随着水/物料比的增加,煤液化转化率先升高,之后变化不大;油气产率则呈上升的趋势.反应温度高于420...