加压下煤粘结特性的评定——Ⅰ.评定方法及干馏压力的影响

利用加压热天平装置,采用类似测粘结指数G 的方法,建立了评价煤在加压下粘结特性G'的方法,简称G'法。该法的测定简便易行,而且G'与G 值和罗加指数RI都有良好的相关性。对九种煤的G'值测定表明,常压不粘煤即使加压到3.9MPa 也不粘结,常压微粘或弱粘煤的粘结性随压力升高都有相当程度的增加,而且低压下增加较快,随后趋于平缓。     

两段加压气化的研究 Ⅰ.煤在移动床反应器中氮压力下非等温热解

煤热解是气化过程中重要的、不可分割的过程。本试验的目的是研究不同变质程度的煤在惰性气氛中的非等温热解。随着挥发物停留时间的增加,其焦油收率均下降,而气体收率则上升。降低挥发物的出口温度,可以降低焦油和气体收率。在本试验中,无论用褐煤、烟煤或贫煤在不同停留时间和挥发物出口温度下,其完成热解所需的时间均相似。     

高硫强粘结性煤与生物质共热解的研究

用 5种高硫强粘结性煤与 2种生物质在 1kg h回转炉内共热解 ,对产品产率、煤与生物质中硫和氮的热解脱除、焦炭的光学组织进行了研究。结果表明 ,初次焦油的生成率和二次裂解率随热解温度的变化可分别用正态分布函数和韦布尔分布函数模拟 ;生物质可阻止强粘结性煤热解过程中颗粒之间的粘结 ,得到粒状焦炭 ;生物质热解生成较多的H2 ,有利于煤中硫和氮的脱除 ;随着温度的升高、煤粒度的减小和煤变质程度的降低 ,热解脱硫和脱氮率增大 ;煤热解产生的中间相与生物质之间的物理化学作用阻碍光学各向异性组织的形成和发展。     

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。     

高挥发分烟煤的粘结性

高挥发分烟煤粘结性较弱,快速加热可以提高其粘结性.我们进行了东北的几种高挥发分烟煤的快速加热处理,找出其粘结性变化与升温速度的关系.又对已经处理的煤进行了元素分析、热沥青的抽出及粘结性的测定,找出了快速加热处理的煤其结构变化与常速加热处理的不同,对粘结性的提高作了说明.当用固体热载体作高速加热时(100000℃/分),发现在某些温度范围内的热分解反应会破坏煤的粘结性,而在另外的温度范围内则可以提高煤的粘结性.在进行快速预热实验时,找出具有一定 y 值的气煤经快速预热处理后,其结焦性有了显著的提高.     

加压下中国典型煤二氧化碳气化反应的热重研究

用TG-151加压热天平，测定了三种典型中国煤在二氧化碳气氛下的气化反应活性。结果表明，反应速率与温度的关系符合Arrhenius定律，同时反应速率随着压力的增加而增加，但是随着压力的增加，压力对反应速率的影响越来越小。用下式dx/dt=k0 Pco2/1 αPco2 exp(-Eα/(RT)(1-X)^n模拟实验曲线的结果表明，n值随着温度的升高而降低，随压力的增加而增大。     

过渡金属添加剂对煤热解脱硫的影响

利用坩埚焦考察了过渡金属添加剂Fe、Cr和Mn的不同形态在焦化过程中对高硫焦煤中硫脱除的影响,并通过固定床热解实验考察了不同气氛下添加剂对煤热解脱硫及含硫化合物逸出的影响。结果表明,不同金属添加剂对煤中硫形态有不同影响,氧化性较高的Fe3+降低了煤中黄铁矿硫的含量,而其他金属添加剂对煤中硫形态影响不大。在模拟焦化过程中,铬系添加剂提高了热解脱硫率,而铁系和锰系添加剂降低了脱硫率;负载Cr3+的介休煤在不同气氛下的热解表明,氮气抑制了Cr的脱硫作用,显著地减少了含硫气体的生成量,并使煤中易脱除硫转化为稳定的有机硫;还原性气氛有利于Cr3+添加剂的脱硫作用,显著地增加了含硫气体的生成量;焦炉气和氢气下添加剂对热解脱硫及煤热解过程中含硫气体逸出的影响相似,焦炉气可以作为提高过渡金属添加剂脱硫性能的反应气体。     

神府煤新法干馏焦油的性质及组成的研究

本文对神府煤固体热载体新法干馏焦的性质和组成进行了研究。实验结果表明，干馏温度对焦油的产率和性质影响很大，获得焦油的最佳温度为５００－５５０℃。随着干馏温度的增加，焦油的平均分子变大，重组分含量增加。对５００℃焦油〈４２０℃馏分的精细分析结果表明，该馏分主要由酸性组分和中性油组成，碱性组分含量较少。酸性组分主要由苯酚、甲酚和二甲酚组成。中性油主要由脂肪族和芳香族组成，脂肪族中正构烷烃Ｃ１３－Ｃ２５     

煤加氢热解研究：Ⅰ.宁夏灵武煤加氢热解的研究

本文在１００克固定床反应器中对宁夏灵武不粘结煤的加氢热解进行了研究，反应温度７７３～１０７０Ｋ，压力０．２～４ＭＰａ，反应产物的收率与组成和惰性气氛下的热解进行了比较。研究结果指出：在氢气气氛下热解转化率和焦油收率大大提高，表明了在氢压下煤热解初期生成的自由基与氢反应，抑制了自由基间的相互结合，而生成较多的低分子化合物。与惰性气氛下热解相比，温度 ８７３Ｋ和压力为３ＭＰａ下的加氢热解焦油收率提高２     

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。     

炉前煤低温干馏工艺中脱硫行为的模拟研究

为了提供燃煤炉前低温干馏系统中硫的脱除和转化的工业设计依据，采用自制的程序升温固定床反应器，在模拟燃煤炉前低温干馏的工况下考察了热解温度及Ca/S原子比对热解产物中硫分布的影响。结果表明，由于CaO的存在，循环流化床（CFB）锅炉的循环灰具有明显的固硫作用，在480℃~640℃、煤热解气、液产物中60％～70％的硫以CaS的形式固定在灰中。相同热解温度下，固硫作用随着Ca/S原子比的提高而增加，焦油收率和焦油中硫含量均有所下降。     

煤与铁矿石的反应行为研究

用热解－质谱对三种不同煤阶的煤和铁矿石的反应行为进行了考察。通过对失重曲线和气体组分娩工线的分析发现，煤与铁矿石的氧化还原反应温度区域随煤的增加而逐渐向高温区移动，在低阶煤的情况下可区分为两个明显的反应阶段，反应的主要产物为ＣＯ，其次为ＣＯ２。煤介的不同导致与反应性的不同，随着煤阶的增加，煤中高活性的碳结构逐渐减少，使相应的ＣＯ的生成量减少，但ＣＯ２的生成量增加。     

高硫煤加氢热解脱硫的研究

以兖烟煤和在褐煤为考察对象，在加压固定床上压力为３ＭＰａ，温度从３５０－６５０℃范围内，研究了中氢热解以及氮气下热解过程中硫在半焦、焦油中的含量以及脱硫率和硫分布的变迁规律。实验表明，加氢热解比氮气下热解有着更好的脱硫作用，有地降低半焦中的硫含量。这种硫作用随煤 不同而不同，尤其受到煤中矿物质的显著影响。因此红庙煤加氢热解焦油的硫含量显著降低，半焦的硫含量随温度的同，先逐渐降低然后增加；而兖 煤一     

加压下煤的着火特性的研究 Ⅰ.着火特性的影响因素

采用带程序升温控制的、可在加压下测定煤着火特性的装置,在程序升温速度(7.5℃/min)和加压条件下,测定了影响煤和煤焦着火特性(着火温度与燃烧时间)的各种因素,这些因素包括煤的粒度、试样质量、空气流量、系统压力和氧分压等。试验表明,这些因素的影响与煤中挥发份有一定的关系,着火温度和燃烧时间随总压或氧分压增加而下降。     

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     

油页岩和煤的混合干馏

美国和中国有丰富的油页岩资源。由于燃烧式干馏炉处理低品位的油页岩时.一部份产物油被烧掉以补充干馏所需的热量,从而降低了油收率。因此,采用添加少量煤的方法,以补充热量,提高油收率。本文研究煤的添加量对不同空气流速和不同品位油页岩干馏的影响。试验表明,当添加3w%的煤时,油收率可增加40%。此外,由于煤的加入使燃烧段和干馏段之间的距离增大,因此,还可改善干馏条件。     

扎赉诺尔褐煤在加压下干馏

为了获得较高产气率和热值的干馏煤气,以适应城市煤气的需要,对内蒙古扎赉诺尔褐煤在0.1—5.1MPa、300—900℃、N_2气或H_2气氛中以及添加不同添加剂的条件下进行了干馏试验。在小型固定床反应器中的试验结果表明,为制取较高热值的产品气,干馏温度是关键因素,600—700℃是最佳温度范围;压力对提高产品气产率和降低焦油烃类具有较大影响,当压力为2.1MPa(600——900℃)时,无论是氮气氛还是氢气氛,干馏煤气低热值几乎都大于4000kcal/Nm~3;H_2气氛较利于甲烷的生成,煤气热值和产气率均比N_2气氛下的高,加入添加剂Na-M-Ⅱ、还原铁粉和NiCO_(?)对于增加产气率也起积极作用,如在650℃、P=2.1MPa时添加Na-M-Ⅱ,可使产气率提高20%以上。     

反应条件对煤加氢热解产物分布的影响

本文以内蒙古红庙煤为研究对象，在温度４５０－６５０℃和氢氯压力２－５ＭＰＡ的范围内，在加压固定床反应器上考察了各种因素包括传质作用对煤加氢热解产物分布的影响。研究表明，转化率和焦油收率随最终反应温度，氢气压力和流速的升高而升高，随加速速率的增大而降低。     

烟煤粘结指数与惰性物含量的关系

通过测定11种不同变质程度的烟煤在改变惰性物含量下的粘结指数,确认了粘结指数与惰性物含量呈曲线变化的规律,分析了曲线的回归式G=A-Bf(I)中各项的物理意义。函数f(I)是总惰性物与活性组分含量之比,常数A≈110,或≈20;系数B反映了活性组分粘结能力随惰性物增加而变化的快慢。另外,纯活性组分的粘结指数G_0与临界惰性物含量均可作为活性组分粘结性的指标,而G_0同镜质组反射率的关系则反映了随煤化度不同的煤中活性组分粘结能力的变化。     

高分散铁系催化剂对煤加压低温热解过程中硫元素迁移影响（英文）

选取镜质组含量高的白石湖煤为研究对象,考察了高分散铁催化剂及热解气氛对煤加压低温热解过程中硫元素迁移影响。采用GC-SCD和FT-ICR MS研究了热解焦油中含硫化合物分子组成,采用XANES研究了热解半焦中硫分子结构。结果表明,白石湖煤中的硫化物主要是煤主体结构中侧链的S1类。催化剂中的单质硫助剂在热解过程中部分会进入焦油中形成硫醇或硫醚化合物。高分散铁系催化剂能活化煤中的氢原子,促进焦油中芳香硫化物的氢化饱和及裂解。该催化剂优先捕获硫化氢,增加了焦炭中黄铁矿的含量,抑制了半焦中硫酸盐的生成。在H_2气氛和高分散铁系催化剂的作用下,噻吩类化合物明显减少,亚砜类化合物减少。