炉前煤低温干馏的工艺研究

为了模拟真实的循环流化床燃烧/煤热解多联产工艺中的移动床热解系统,同时验证静态挡板混合以及颗粒床除尘在该系统中应用的可行性,建立了处理煤量为10 kg/h的移动床固体热载体煤热解连续实验装置.结果表明,在混合段内没置挡板足一种有效的灰/煤混合方式,可以获得与机械混合接近的气、液产率;滤料性质、床层高度、过滤气速等均会对颗粒床除尘器的除尘效果产生影响,颗粒床的使用可将焦油中的含尘率控制在一定范围内.该研究可为炉前低温干馏工艺开发提供可靠的基础数据.     

干馏和炼焦

80.细粒页岩用气体热载体低温干馏时挥发分的分离速度1955,6,198—206)——爱沙尼亚和喀什比尔的细粒页岩用气体热载体的低温干馏方法,在不同的相对速度下(在普通的下降移动床中、悬浮     

移动床除尘过程数学模型建立及机理讨论

在C.Tien固定床深层过滤数学模型基础上，通过引入移动床除尘比沉积率σ概念并考虑惯性碰撞、拦截、重力沉降、扩散机理的作用，建立了完整的颗粒移动床深层过滤过程数学模型，以此为基础结合工程应用中实测的粉尘数据范围计算了除尘效率，详细讨论了各种除尘机理及操作条件对除尘效率的影响。     

用直接数值模拟对移动颗粒层除尘的研究及实验对比

利用气固两相流数值模拟计算模型，分别采用不同粒径的移动颗粒层过滤除尘器，对不同粒径粉尘颗粒的碰撞次数进行统计，并对移动床除尘中过滤介质尺寸与粉尘粒径尺寸之间的相互选择性进行了初步研究。模拟计算了在同一风速下碰撞次数与粉尘粒径以及移动层颗粒径之间的关系。计算统计的结果与实验结果对比发现，二者存在定性上的一致。结果表明，在移动床过滤除尘器中不同粒径的过滤层对不同粒径尘粒具有明显的选择性。     

煤颗粒脱挥发分的数学模拟研究

煤颗粒脱挥发分的数学模拟研究王国金，李术元，王剑秋，钱家麟，朱亚杰（石油大学化工系，北京１０００８３）关键词煤脱挥发分，煤热解，模拟煤脱挥发分过程是煤的焦化、气化和燃烧等工艺中的基础步骤，开发煤颗粒脱挥发分的数学模型对于煤加工工艺操作参数的制定、生产...     

静电纺微量串珠纤维复合滤料的制备及过滤性能探究

以聚偏氟乙烯(PVDF)为原材料,以PET熔喷非织造布为接收基材,通过静电纺丝技术制备了微量串珠纤维复合滤料,利用扫描电子显微镜(SEM)观察纺丝液浓度、纺丝电压、纺丝距离对纤维形貌的影响,并研究了静电纺丝时间对复合滤料过滤性能的影响。结果表明,工艺参数最优组合为:纺丝液质量分数20%,纺丝电压38 kV和纺丝距离25 cm,并且各纺丝时间的复合滤料样品都表现出极高的过滤效率和较低的过滤阻力,综合考虑,优选纺丝时间为5min时,复合滤料可达到最佳的过滤性能。     

过滤介质对低阶煤热解焦油气反应行为的影响研究

低阶煤热解焦油气通过颗粒床过滤器除尘时,过滤介质在一定程度上会影响热解焦油气的反应行为。本研究采用下行床热解反应器考察了陶瓷球(CB)、膨胀珍珠岩(EP)、活性炭(AC)和γ-Al_2O_3四种颗粒床过滤介质对淖毛湖长焰煤热解焦油气反应性的影响,结果表明,热解产物的分布、组成及其积炭行为受过滤介质种类的影响显著。CB、EP相对惰性,因延长了焦油气的停留时间,加剧了裂解和缩聚反应,焦油产率减小、沥青含量升高,热解气、热解水及积炭产率增加,但焦油积炭量和化学组成没有明显变化;AC、γ-Al_2O_3具有较强的催化裂解活性,可明显降低焦油沥青含量和积炭量,但会使焦油向热解气、热解水及积炭转化,导致焦油产率显著下降。同时,AC、γ-Al_2O_3可裂解焦油气中部分含氧化合物和含氮、硫杂环化合物,使其转化为芳香烃。     

煤粉着火模式对再燃脱硝效率影响的实验研究

在一维携带流实验台上研究了烟煤煤粉着火模式,包括均相着火和非均相着火,对煤粉再燃还原NO的影响。实验结果表明,温度一定时,随着再燃区氧体积分数的增加,煤粉挥发分首先着火,脱硝效率明显下降;而非均相着火初期造成的颗粒高温有利于异相还原NO,脱硝效率得以回升;氧体积分数进一步提升,再燃区呈现富氧状态,脱硝效率再次下降。提高再燃区温度促进煤粉还原NO,脱硝效率更高,但是也促使挥发分在更低的氧体积分数下着火,着火后脱硝效率下降更多;粒径对煤粉着火以及还原NO的影响较为复杂,粒径在40μm以上,不同氧体积分数下脱硝效率基本上随粒径增大而下降。     

准东高碱煤气化过程中碱金属迁移与结渣特性实验研究

利用循环流化床对天池木垒高碱煤进行了气化实验研究,获得了天池木垒高碱煤在循环流化床上的结渣特性及碱金属迁移规律,并对实验中出现的床内颗粒聚团现象进行了分析。结果表明,不同存在形态的碱金属在煤气化过程中的迁移规律不同,水溶钠和醋酸铵溶钠在煤气化过程中以气态形式析出,不溶钠主要存在半焦中;随着气化温度升高,底渣和煤气中钠含量增加,飞灰中钠含量减少;尾部管道温度降低过程中,煤气中钠的冷凝速率明显高于钾;天池木垒高碱煤气化过程中容易引起床内颗粒聚团,床温越高,颗粒聚团现象越明显,床温波动越大;碱金属与灰分中矿物成分及床料中SiO₂反应生成黏性低温共熔物是导致颗粒聚团的关键。     

氧化还原沉淀法制备Mn-Ce-Co-Ox/PPS滤料及其低温SCR活性

先用十二烷基硫酸钠（SDS）对聚苯硫醚（PPS）滤料进行表面改性,随后通过氧化还原沉淀法制得不同质量比的Mn-Ce-Co-O_x/PPS复合滤料。考察了复合滤料在低温选择性催化还原（SCR）反应过程中的催化活性,并通过XRD、FESEM、TEM和XPS等表征手段对复合滤料的结构及性能进行表征分析。结果表明,Mn-Ce-Co-O_x/PPS复合滤料在120-160 ℃时的脱硝效率达到86%-100%,明显优于超声法制备的Mn-Ce-Co-O_x/PPS-UM复合滤料的低温SCR活性,且1.2Mn-Ce-Co-O_x/PPS复合滤料的活性最优。1.2Mn-Ce-Co-O_x/PPS复合滤料中MnO₂、Ce₂O₃、CeO₂、CoO、Co₃O₄以蜂窝状形式均匀分散在PPS纤维表面,且呈弱结晶性结构;其较高的Ce³⁺/（Ce³⁺+Ce⁴⁺）比值和Co元素浓度是该1.2Mn-Ce-Co-O_x/PPS复合滤料具有优异低温SCR活性的主要原因。此外,与Mn-Ce-Co-O_x/PPS-UM复合滤料相比,1.2Mn-Ce-Co-O_x/PPS复合滤料也具有良好的抗H₂O和抗SO₂性能。     

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。     

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...     

Investigation of the Evolution Behavior of Light Tar During Bituminous Coal Pyrolysis in a Fluidized Bed Reactor

The evolution behavior of the light tar fraction of tar during large bituminous coal particle pyrolysis in a fluidized bed reactor at 500-900℃ was investigated to optimize the industrial process. The coal residence time was varied from 30 s to 150 s. The crude tar obtained was distilled and separated into the light fraction and the heavy fraction through an evaporator under conditions of 280℃ and 10⁴ Pa. The light tar was subjected to GC-MS analysis, and the 300 main species in each spectrum were determined and analyzed. The experimental results showed that the evolution behavior of the light tar fraction and the heavy tar fraction presented spectacularly different variation trends with pyrolysis temperature and coal residence time. The molecular weight and number of rings per aromatic compound molecule contained in the light tar fraction increased with increasing pyrolysis temperature because of polymerization. It was also observed that the amount of methyl substituents decreased with an increasing number of rings per molecule of poly-aromatic ring compounds. The chain aliphatic compound evolution was suppressed and underwent heterocyclization with increasing temperature.     

外加铁矿石对哈密低阶煤热解特性影响

为探讨铁矿石对哈密低阶煤热解特性影响,采用热重分析仪(thermal gravity analysis/differential thermal gravity,TG/DTG)和实验室固定床反应器(fixed bed)对哈密低阶煤进行热解实验,研究了两种铁矿石对哈密煤热解反应性、热解气和焦油分布规律的影响。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)和色谱-质谱分析仪(GC-MS)对焦油中官能团的变化以及焦油中物质组成进行了分析对比。结果表明,当热解温度从室温升高至150℃时,原煤中添加铁矿石的煤样失重速率峰逐渐向高温阶段推移;当热解温度高于450℃时,不同铁矿石对原煤热解的催化作用差异更加明显,且镜铁矿原生矿物质赤铁矿;当两种铁矿石添加量分别为20%时,热解焦油和热解气都能得到较高的收率;对于煤样HM-JT来说,此时焦油产率为7.88%,热解气相产物H_2、CO_2、CH_4、CO产率与未添加镜铁矿的原煤煤样相比分别提高了4.27%、3.76%、4.39%、3.61%。对于煤样HM-CT来说,焦油催化裂解效果一直受到铁矿石添加量的影响。在镜铁矿和赤铁矿添加量分别增加到20%的过程中,煤样热解生成焦油的产率逐渐下降,而轻质焦油产率和轻质焦油分数逐渐增大到6.37%、58.48%、5.34%、56.22%,焦油中氧脱除率分别达到43.16%、36.89%。随着铁矿石的加入,焦油中二甲苯相对含量由4.32%分别降低至3.78%、3.93%,而甲苯相对含量由1.11%升高至1.32%、1.45%;焦油中邻甲酚和二甲酚中分子中的甲基取代基被脱除生成苯酚或甲酚,且镜铁矿对焦油中苯系物和酚类化合物的脱甲基作用强于赤铁矿。     

热态半焦和冷态半焦催化裂解煤焦油研究

对比研究了热态半焦(原位热解半焦)和冷态半焦(热解后温度降至常温的半焦)对煤焦油的催化裂解特性。结果表明,相同条件下,热态煤半焦比冷态煤半焦具有更高的催化裂解焦油能力。当裂解温度为1 100 ℃,热解气体在热态半焦层中的停留时间为1.2 s时,催化裂解后燃气中焦油含量可降至100 mg/m³。BET分析结果表明,热态半焦比冷态半焦具有更大的比表面积和更发达的微孔结构。同时,在不可避免经历相对明显的高温过程中,冷态半焦的碳微晶结构有序度增加,进而导致其活性有所降低。随着气体停留时间的延长或催化裂解温度的提高,燃气中焦油含量迅速降低,但热态半焦与冷态半焦催化裂解焦油的活性差异也变小。半焦催化裂解焦油后,活性明显降低,但使这种半焦与水蒸气发生部分气化反应后,其活性基本得到恢复。     

水热处理对白石湖煤热解过程中钠钙迁移行为的影响

采用高压釜对富镜质组白石湖煤进行了水热处理,通过傅里叶红外光谱(FT-IR)分峰拟合方法分析了煤中含氧官能团变化。在固定床中开展分离废液和未分离废液水热处理煤样的热解实验,利用原子吸收分光光度计(AAS)测定了热解产物中钠钙含量。结果表明,白石湖煤经水热处理后水分、挥发分、氧含量以及Cl、Na和Ca等无机元素含量明显降低。水热处理过程中芳香醚水解和羧酸盐发生离子交换反应使得氢含量和H/C原子比增加,促进固定床热解焦油产率升高。300℃下水热处理脱除了部分有机形式Ca后随水废液被分离;废液中钠钙等无机元素的催化作用导致未分离废液较分离废液的样品具有更高热解气产率和更低焦油产率。白石湖原煤及其水热处理样品热解产物中Na含量和分布由高到低顺序均为:热解焦热解水焦油热解气,Ca含量和分布顺序为:热解焦焦油热解水热解气。水热处理温度越高,热解过程钠和钙释放率越低,释放的Na主要进入热解水,其次焦油;而释放的Ca则主要分布于焦油中,其次热解水。     

低阶烟煤热解过程中氯的迁移释放特性研究

为探明氯元素在低阶烟煤热解过程中的释放机制行为,采用热重红外光谱质谱(TG-IR-MS)联用技术和管式热解炉,考察热解温度、粒径等级、升温速率对陕北低阶烟煤热解过程中氯的迁移转化行为特性的影响,并建立氯迁移释放动力学模型。红外光谱和质谱分析结果表明,陕北低阶烟煤热解气体产物中含氯组分主要为HCl和微量的Cl_2。管式炉热解过程中,相比于粒径和升温速率而言,氯的释放率受温度影响最为显著。在300-800℃,随着温度升高,煤中氯的释放率迅速增大,800℃时氯的释放率为49.5%;半焦中氯的分布率逐渐减小,焦油和热解气中氯的分布率逐渐增大。煤样粒径为3.0-4.0 mm时,氯的释放率达到最大值35.8%;粒径的变化也会一定程度影响热解产物中氯的分布率。提高热解升温速率有利于挥发分的释放,升温速率为15-25℃/min时,煤中氯的释放率变化趋势明显,但过高的升温速率不利于煤中氯的释放。热解焦油中氯元素主要以无机含氯化合物的形式存在,超纯水萃取可明显降低焦油中氯的含量。低阶烟煤中低温热解过程中,氯释放的活化能均在20 k J/mol左右。     

热预处理影响褐煤热解行为研究

采用固定床反应器研究了不同气氛热预处理对内蒙胜利褐煤结构的改变,及其对后续热解行为的影响。结果表明,与原煤相比,热预处理后煤中羟基含量和芳香氢与脂肪氢的比减少,脂肪氢的相对含量增加。与未经处理的煤热解相比,N2、N2+O2、CO2气氛下热预处理后热解水收率下降,热解气收率增加,热解气中CO2含量增高,导致高位热值下降。过热水蒸气热预处理后,焦油质量收率提高3～4个百分点。热解焦油组成的变化与预处理气氛、温度密切相关,过热水蒸气200℃下预处理使得焦油中轻质组分的含量(沸点低于360℃的馏分)比原煤焦油提高了约27个百分点;水蒸气和模拟烟气混合气氛下在200℃及250℃预处理后,其热解焦油中轻油和酚油含量分别提高约60和42个百分点。     

基于流化床热解的中药渣两段气化基础研究

以中药渣为原料,研究了流化床热解和固定床半焦催化/重整焦油及半焦气化的特性,特别是对固定床重整前后焦油中组分的变化进行了分析。结果表明,随着热解气体在固定床半焦中停留时间从0 s延长到0.95 s,焦油中-OH、C-H、C-O、C=O和C=C官能团的含量显著减少,芳香类物质含量明显增加;向固定床中加入水蒸气后,焦油中芳香类、C-O和羟基-OH官能团的含量增加;而加入氧气后,焦油中羟基-OH、C-H、羰基C=O、C=C和C-O官能团物质含量变化不大,但芳烃类物质明显增多。虽然向固定床中加入水蒸气或氧气均能降低焦油含量,但水蒸气的作用稍弱,两者联合对焦油脱除和半焦气化效果更好,生成的燃气中基本不含焦油。