烟煤快速加氢热解的研究：I.气氛影响的考察

在气流床快速热解装置上，系统地研究了内蒙东胜烟煤在氢气和氮气气氛中的快速热解行为。结果表明：在常压、７００℃，煤在氢气氛中快速热解获得的液态烃的产率达２．６％，比在氮气氛中提高了８０％，在６．０ＭＰａ的压力下，在氢气氛中的液态烃的产率是氮气氛的１７倍；在常压、８００℃时，在氢气氛中热解获得的甲烷产率达８．０％，比在同条件的氮气氛中提高了２．５倍，６．０ＭＰａ、７００℃时，在氢气氛中的甲烷产率是氮气     

烟煤快速加氢热解的研究Ⅰ．气氛影响的考察

在气流床快速热解装置上，系统地研究了内蒙东胜烟煤在氢气和氮气气氛中的快速热解行为。结果表明：在常压、７００℃，煤在氢气氛中快速热解获得的液态烃的产率达２．６％，比在氮气氛中提高了８０％，在６．０ＭＰａ的压力下，在氢气氛中的液态烃的产率是氮气氛的１７倍；在常压、８００℃时，在氢气氛中热解获得的甲烷产率达８．０％，比在同条件的氮气氛中提高了２．５倍，６．０ＭＰａ、７００℃时，在氢气氛中的甲烷产率是氮气氛的５．３倍。烟煤在氢气氛中快速热解更有利于获取三苯（苯，甲苯，二甲苯）、三酚（苯酚，甲酚，二甲酚）和甲烷     

热解压力及气氛对神府煤焦气化反应活性的影响

利用加压热重分析仪研究了热解压力和气氛对神府煤焦CO2气化反应活性的影响。实验表明，在氮气中，加压热解导致焦油发生再沉积和再聚合反应，即焦油的二次反应，在煤焦颗粒表面上形成二次反应产物层，其活性很差，覆盖煤焦微孔的开孔，影响煤焦的初期气化反应性。氢气中热解，氢气与煤焦中的碳发生加氢气化反应， 生成甲烷和其他碳氢化合物，在煤焦颗粒上产生活性位，对煤焦起到活化作用，高压加氢热解有利于加氢气化反应和提高产物煤焦的气化反应活性。加氢气化反应可以在一定程度上消除焦油二次反应的负面影响，并活化煤焦。     

聚光太阳能加热昭通褐煤的气化试验研究

以云南昭通褐煤为原料，在聚光太阳能气化炉内，分别对昭通褐煤热解、气化过程中热解温度、气化温度及蒸汽流量等工艺参数对产品煤气成分的影响规律进行了试验研究。结果表明：随热解温度升高，煤气中CO2含量逐渐减少，H2含量增加；在800℃以前CO和CH4含量随着温度的升高而增加，当温度高于800℃后其含量随温度的升高而降低。在蒸汽流量一定的条件下，随气化温度升高，煤气中CO2、H2的含量下降，CO含量上升；在一定的气化温度下，随蒸汽流量的增加，煤气中CO2、H2含量增加，CO含量下降。同时根据热解产物量，分别对热解煤气产率、热解效率、热解强度等进行了计算，并通过能量收支平衡计算，得出太阳能的转化率为38.24%。     

毛竹酶解/温和酸水解木质素的快速热解研究

采用热裂解-气相色谱/质谱仪联用技术,研究毛竹酶解/温和酸水解木质素(简称EMAL)的热解特性和热解产物的分布与形成规律.以温度为重要因素,研究其对木质素快速热裂解产物的影响,并通过主要的热解产物推断热解反应途径.研究结果表明,EMAL的热解产物主要是2,3-二氢苯并呋喃、酚类、脂类和少量乙酸.热解温度对热解产物组分的相对含量有显著影响,250~400 ℃时,产物主要是2,3-二氢苯并呋喃,320 ℃时其相对含量最高,达到66.26%;400~800 ℃时,热解产物主要是酚类,600 ℃时其相对含量最高,达到62.58%;800 ℃时出现了少量的乙酸.     

煤在流化床中的热解

采用小型流化床热解装置对神木煤流化床浓相段热解产物在稀相段的二次反应进行了研究。流化床浓相段温度为６００℃，稀相段温度为５８０－１０００℃，气体在稀相段的停留时间为０．０７－１２ｓ。实验得到了稀相段温度及停留时间对气相产物组成的影响规律，并对称相段气相产物生成反应进行了动力学关联，得到了相应动力学参数。     

煤—焦炉气共热解特性的研究：温度的影响

利用高压热天平和１０ｇ固定床反应器考察了温度对兖州烟煤与焦炉气共热解的失重行为、热解产物分布以及脱硫脱氮的影响。随热解温度升高共热解在３００～５５０℃和６００～７００℃间出现明显失重峰。煤焦炉气共热解与加氢热解失重行为相似，均发生热分解反应和加氢反应。在实验温度范围（４５０～６５０℃）内，温度升高有利于提高焦油收率、热解水含量以及脱硫脱氮率，同时半焦收率降低。相同热解条件（压力为３ＭＰａ，终温为６５０℃）下，与煤在氮气气氛下热解相比，煤焦炉气共热解和加氢热解所得半焦收率均降低，焦油收率、热解水及脱硫脱氮率明显增加。与相同总压的加氢热解相比，煤焦炉气共热解半焦和热解水收率增加，焦油收率降低，脱硫率相当且脱氮率降低     

镍基催化剂催化木醋液重整制氢实验研究

为了实现木醋液的高值化利用,在固定床反应器中,进行木醋液催化重整制氢实验,采用浸渍法制备一系列不同Co添加量的Ni基催化剂,以产氢率、碳转化率、H_2选择性和积炭量为主要评价指标,探究液时空速、反应温度、镍钴比等工况对木醋液催化重整制氢的影响,同时采用XRF、H_2-TPR、SEM及元素分析等方法对催化剂进行了表征。结果表明,液时空速增加,产气量增大,但液时空速过高会加速催化剂失活。高温有利于木醋液的催化重整制氢反应,温度到达900℃时,氢气产率最高。随着钴添加量的增加,反应产生的积炭降低,但氢气产率也会有所下降。因此,当液时空速为60 h~(-1),温度为800℃时,采用Ni-0.5Co/Al_2O_3催化剂,最适于木醋液的催化重整制氢实验。     

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。     

油页岩热解挥发分产物二次反应对油气收率与组成的影响

采用两段反应器对油页岩热解释放的一次挥发分产物进行不同热态条件下的二次反应特性研究,考察第二段温度、气氛与停留时间对油气收率及品质的影响。研究结果表明,转化温度对油气产率的影响最明显,在优化第一段热解反应条件的基础上,当反应器第二段温度由600℃提高到650℃时,油页岩热解油产率下降15%(质量分数,下同),气体产率增加约20%。与氮气气氛相比,水蒸气作为第二段反应气氛能够提高液体油品收率约5%,并且热解油主要集中在馏程350℃的汽柴油馏分。结合GC-MS分析表明,停留时间0-3 s二次反应主要为裂解过程,水蒸气能够提高油品中芳烃含量,同时抑制芳烃缩聚;3-5 s二次反应主要为缩聚过程,焦炭生成量增加,汽柴油馏分收率保持稳定,VGO馏分油收率下降约30%。     

加拿大合成原油瓦斯油裂解反应规律与产物生成机理

利用小型固定流化床实验装置研究了加拿大合成原油重瓦斯油(HGO)和轻瓦斯油(LGO)的催化裂解性能和热裂解性能。HGO和LGO催化裂解总低碳烯烃(乙烯+丙烯+丁烯)产率在660℃附近达到最大值,分别为33.8%和35.6%。HGO和LGO热裂解反应程度很大,700℃的转化率分别为66.7%和76.3%。HGO热裂解总低碳烯烃的产率在680℃达到最大值27.9%。通过对比分析催化裂解与热裂解气体产物产率的比值发现,催化剂的加入促进了乙烯和液化气的生成,同时抑制了甲烷和乙烷的生成。研究结果揭示了小分子烃类的生成机理,甲烷和乙烷主要是自由基反应的产物,乙烯和液化气是自由基反应和正碳离子反应的共同产物。     

Pathways of liquefied petroleum gas pyrolysis in hydrogen plasma: A density functional theory study

A density functional theory (DFT) study has been conducted in this work to investigate the pyrolysis pathways of propane and n-butane, which are the main components of liquefied petroleum gas (LPG), for better understanding the pyrolysis behavior of LPG in hydrogen thermal plasma. Over 60 possible reactions are considered. The reaction enthalpies and activation energies of these reactions are calculated and analyzed with a Gaussian method of B3LYP and basic set of 6-31G (d,p). A most possible reaction pathway is brought up. According to this reaction pathway, the main products of LPG pyrolysis are acetylene, ethylene, methane, ethane and extra hydrogen. Acetylene mainly comes from the pyrolysis of propylene and ethylene, and hydrogen abstraction reactions are the main source of extra hydrogen gas. Active H· radicals are found to play a very important role in many reactions, and they can remarkably lower the energies needed for reactions.     

Production of acetylene by a microwave catalytic reaction of water and carbon

The feasibility of producing hydrocarbons in a microwave induced catalytic reaction of carbon and water was successfully demonstrated. The major reaction products are acetylene, methane, ethylene and ethane. Other significant products include propylene, propyne, cyclopropane, carbon dioxide and carbon monoxide. Relative product yields and their distribution depend on a number of experimental variables, such as irradiation time, incident microwave power, water/carbon ratio and the characteristics of the microwave pulse train. At short irradiation times and low incident power only C₁ — C₂ products were observed, their rates of formation being an exponential function of the incident microwave power. High incident power led to the formation of C₃ to C₆ hydrocarbons at the expense of acetylene. Initial addition of methane and carbon dioxide to the reaction mixture increased the yield of acetylene, whereas addition of methanol to water resulted in a sharp increase in the amounts of both methane and acetylene. Mechanisms are considered to account for these observations.     

N-Decane Reforming by Gliding Arc Plasma in Air and Nitrogen

Plasma cracking of n-decane is carried out in a new type of gliding arc flow reactor in the atmosphere of nitrogen and air, at a flow range of 25–45 L/min with an interval of 5 L/min. The relationship between arc evolution and discharge voltage and current signals is established by synchronous recording with high-speed camera and oscilloscope. It is recorded that the rotating frequency of the gliding arc is in the range of 81–176 Hz, which increases with the rise of the flow rate and has no direct relationship with the type of gas. When air is used as the discharge medium, although the luminous intensity of the arc is weak, arc rotation is relatively stable, and the specific input energy is higher, which is 58% higher than that of nitrogen. In addition, the partial oxidation of n-decane provides extra heat for cracking, which is helpful to improve the efficiency of plasma cracking. The cracking products mainly include hydrogen, ethylene, acetylene, methane, propylene and ethane. The concentration of each component is higher, reaching the maximum value at the flow rate of 40 L/min, with the hydrogen selectivity of 23.1%. However, when nitrogen plasma is selected, the kinds of products are reduced, containing only hydrogen, ethylene and acetylene, and the concentrations are lower than 0.5%. Two parameters, energy conversion efficiency and carbon based characterization effective cracking rate, were proposed to evaluate the cracking effect of flow reactor.

     

十氢萘气相氧化裂解制低碳烯烃的研究

十氢萘气相氧化裂解（GOC）与传统的热裂解工艺相比，O2的存在降低了十氢萘GOC反应的活化能，使反应在较低温度下具有高的反应性能；O2同时起到消除积炭的作用，提高体系的抗积炭能力。十氢萘GOC反应在较低温度下即可获得较高的液体收率；高温下由于十氢萘裂解深度较高，低碳烯烃收率可高于液体收率，在所得的液体中，芳烃，尤其是BTX（苯、甲苯和二甲苯）占主要部分。十氢萘GOC反应制备低碳烯烃的适宜反应条件为，700℃~800℃，停留<0.4s，烷氧摩尔比0.3~0.5，空气可代替纯氧进料。800℃，烷氧摩尔比0.5，停留0.4s，可获得37％左右的低碳烯烃收率和50%左右的液体收率（BTX收率为29％）。     

煤岩有机显微组分热解过程中HCN和NH3生成规律的研究

经等密度梯度离心分离，从褐煤、长焰煤、气煤和贫煤四种不同变质程度煤中获得了高纯度的有机显微组分。用石英管式反应器在600 ℃～900 ℃考察了煤岩有机显微组分热解过程中HCN和NH3的生成规律。实验结果表明，在显微组分热解过程中HCN主要是挥发分二次裂解的产物。在镜质组热解过程中，煤的变质程度越高，HCN的生成率越低，热解温度越高，HCN的生成率越高；同一种煤三种有机显微组分热解过程中，HCN的生成不仅与显微组分挥发分的质量分数有关，而且与显微组分中氮的存在形态有关，在较低温度热解时吡咯型氮质量分数高的煤样HCN的生成率较高。显微组分热解过程中NH3来自于挥发分的二次热裂解，与焦的热裂解有关，随煤变质程度增高，镜质组热解过程中NH3的收率降低；对同一种煤三种煤岩有机显微组分，由于其黏结性不同，含氮官能团和氢自由基的接触几率不同，生成NH3的能力也不同，惰质组的NH3生成率最高，壳质组最低；温度对NH3的生成也有影响，800 ℃NH3的生成率最高，惰质组NH3的生成率为11.8%，壳质组NH3的生成率为5.2%。     

煤焦油二次热解过程中HCN及NH3释放特性研究

对煤焦油中氮在惰性气氛中二次热解生成NOx前驱物HCN及NH3进行了研究。在两段炉固定床反应器上研究了四种煤样的焦油在二次热解过程中NOx前驱物HCN和NH3的释放规律，讨论了煤阶﹑温度以及灰分对焦油二次热解过程中HCN及NH3释放规律的影响，表明随着煤阶的增高，焦油中氮的质量分数减少，HCN和NH3的转化率也随之减少。随着二次热解温度的增高，HCN和NH3的转化率增加，在800 ℃~900 ℃HCN增幅最大，NH3的质量分数在900 ℃以后基本不变。煤中灰分的存在能减少氮在焦油中的质量分数，导致焦油二次热解过程中HCN和NH3的转化率下降。     

基于TG-FTIR的生物质催化热解试验研究

运用热重－傅里叶红外光谱联用技术(TG-FTIR)，以麦秸为研究对象，探讨催化与非催化条件下生物质的热解挥发分析出特性，分析研究热解温度、催化剂种类对生物质热解主要析出产物的影响。通过热重TG和DTG曲线，获得了相关热解特性参数及动力学参数。结果表明，添加NiO和CaO存在两个失重峰，并促进麦秸热解反应进行，降低表观活化能，其中NiO对提高热解析出产率作用更显著。通过红外光谱对热解产物实时测量的分析表明，CO与CO2的析出与失重峰基本一致，而CH4的析出滞后于前两者。添加NiO和CaO有利于减少热解产物中的CO2的浓度，促进挥发分产物CO、CH4的生成。其中CaO更有利于生物质在温度800℃以下的热解性能改善，而NiO在800℃以上具有更好的催化作用。