煤热解过程中生成氮化物的研究

使用管式反应器在600℃-900℃范围内考察了温度和煤种等对煤中氮热解转化成HCN和NH3的影响。实验结果表明：热解的温度越高，气相产物中的HCN和NH3的生成量越大；煤化程度越高，煤中氮转化为HCN的量越少；惰质组含量较高的煤样，热解生成的NH3较多。在这些实验的基础上，对煤种和惰质组含量对氮氧化物前驱体生成的影响进行了初步的探讨。     

神木煤显微组分加氢热解特性的研究

在加压热天平上终温900℃，升温速率20℃／min,0.1MPa-3MPa的条件下考察了神木煤显微组分加氢热解的热失重行为、半焦元素分布、脱硫脱氮率及半焦的燃烧反应特性。结果表明：镜质组和丝质组的加氢热解失重行为相似，在378℃－718℃出现明显失重峰，但镜质组加氢热解失重峰温低，失重速率大，在实验压力范围（0.1MPa－3MPa)内，随热解压力升高，半焦中C含量增加，H、O含量下降，脱硫脱氮率增加，在压力为3MPa时，镜质组的脱硫率显著高于丝质组，镜质组加氢热解半焦的燃烧反应性高于丝质组半焦，随加氢热解压力的增加，半焦的燃烧反应性表现出先下降后增加的趋势。     

玉米芯酸水解残渣的热解特性

在热重分析仪和管式炉热解装置上对玉米芯酸水解残渣（简称残渣）的热解过程进行了研究,并利用气相色谱（GC）,气相色谱-质谱联用(GC-MS)和扫描电镜(SEM)对热解产物进行了分析。热重分析结果表明,残渣的热裂解主要发生在280℃~ 450℃,仅在340.7℃有一个明显的失重峰。管式炉热解实验表明, 随着热解终温的升高,残渣的气相产物产率明显增加,而固相和液相产物产率均有所下降。GC分析结果表明,H₂和CH₄的产率随着热解终温的升高而升高,CO₂产率呈现下降趋势; 与玉米芯热解气相产物相比,残渣热解CO、H₂和CH₄的产率较高,CO₂产率较低。GC-MS结果表明,残渣热解焦油的主要成分为酚类物质和多环芳烃。SEM结果表明,随着热解终温的升高,残渣热解焦炭的表面结构趋于有序化。     

褐煤水热提质改善水煤浆的成浆性、流变性和稳定性的实验研究

采用水热法对小龙潭褐煤进行提质处理,从煤质特性、含氧基团、表面亲水性和粒度分布等因素,探究了水热提质对褐煤水煤浆成浆浓度、流变特性以及稳定性的影响。结果表明,水热提质脱除了褐煤中的水分,氧含量降低,煤阶升高。水热提质脱除了褐煤中含氧基团,煤水表面接触角增大,褐煤表面亲水性得到改善。小龙潭褐煤颗粒粒度呈现双峰分布,水热提质后褐煤颗粒粒径减小且趋于规则。水热提质改善了水煤浆的成浆性能,成浆浓度由提质前的44.09%,最高可提升到61.94%。在相近的表观黏度下,水热提质后水煤浆的稠度系数K减小,流变指数n增大,水热提质在降低浆体黏度的同时,仍保持假塑性流体特征。水热提质降低水煤浆的析水率,延缓了浆体出现硬沉淀的时间,改善浆体的稳定性。水热提质从理化特性对褐煤进行深度改性,从而获得高浓度,假塑性以及稳定性良好的符合工业应用的水煤浆。     

准东煤水热提质过程中煤质特性变化对CO_2气化影响

选取准东高钠煤为研究对象,在高压反应釜中进行了不同温度(150-350℃)下的水热提质处理实验,依托电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、氮气等温吸附模型(BET)和X射线衍射(XRD)等技术,分析了煤样的煤质特性变化以及对CO_2气化的综合影响规律。结果表明,水热提质处理后煤样成熟度增加,煤阶上升,钠的脱除效果显著,在300-350℃时脱除率均大于95%。煤焦化学结构致密、有序、稳定;煤样CO_2气化曲线向高温区偏移,气化活性指数呈下降趋势且300-350℃时下降明显。水热提质过程中煤样气化反应活性受到煤阶、碱金属钠含量、物理孔隙结构、化学微晶结构等多个因素的综合影响。     

废轮胎回转窑中试热解油的理化性质

研究了回转窑中试反应器中废轮胎热解所得液体产物油的品质。热解反应在中温段(450℃～650℃)进行，油产率在500℃有最大值45.1%，此后随温度升高而呈下降趋势。对热解油的品质进行了考察，获取了热解油的完整实沸点蒸馏曲线。结果表明，热解油品质较轻，200℃以下轻馏分总量高达33%～40%，而且热解温度的升高也有助于增加轻馏分含量。对各馏分进一步的FT-IR分析显示，较高热解温度下热解油具有较强的芳香性，并可从谱图中识别出苯、萘及其烷基衍生物等芳香类物质。600 ℃和500 ℃热解油低馏分FT-IR分析结果体现了热解芳烃类物质生成的Diels-Alder反应途径。     

芦苇浆黑液在流化床上的热解实验研究

为了掌握芦苇浆黑液的热解行为,利用流化床在530、580、630、680、730和780 ℃ 六个床温下对芦苇浆黑液在氮气氛围下的热解过程进行了实验研究,分析了床温对气相产物、碳的转化率、NO_x和SO₂的排放浓度、焦油成分和热解焦微观形貌的影响。结果表明,热解气中的主要成分为CO、CH₄、CO₂和H₂,床温的升高有利于H₂和CO的生成,而不利于CH₄和CO₂的生成;可燃气体积分数随着床温的升高而升高,其值从59.2%(530 ℃)升高到66.1%(780 ℃);床温较高时,热解产生的焦油量较少,其中,多环芳烃化合物的相对含量较多,该值在780 ℃时最高为46.88%。     

废轮胎热解石脑油馏分的组成分析

研究了废轮胎在回转窑中试反应器中进行中温段(450 ℃～650 ℃)热解所得产物油中石脑油馏分(i.b.p.～200 ℃)的品质。对原始热解油进行实沸点蒸馏,石脑油馏分的收率随热解温度的升高而明显增加,在600 ℃取得最大值40.48%,之后又有所下降。采用GC和GC-MS对石脑油馏分的组成进行了分析。结果表明,热解石脑油具有很强的芳香性,而且芳烃含量随热解温度的升高而持续增加,热解温度在550 ℃以上的石脑油中的芳香烃含量超过80%。轻质单环芳烃苯、甲苯、乙苯和二甲苯等为其中的主要芳烃。热解石脑油中的脂肪烃多为不饱和烃。     

熔融盐对印刷线路板热解影响实验研究

在固定床反应器中进行热解实验，考察不同热解终温、不同熔融盐添加量下印刷线路板热解过程中碳的气相转化率，并对热解液体和固体产物进行特性分析。结果表明,熔融盐的存在可以明显提高热解过程碳的气相转化率，减少液体产物产率。在未添加熔融盐的条件下，热解终温900℃时，碳的气相转化率为35.94%，液体产物产率为28.29%。添加 (71%Na2CO3-29%K2CO3) 熔融盐后，热解终温700℃时，碳的气相转化率为40.76%,液体产物产率为22.34%。添加 (8.3%Na2CO3-91.7%NaOH) 熔融盐后，碳的气相转化率达到59.36%，液体产物产率减少为6.88%。元素分析结果表明，熔融盐的存在可以减少固体残渣中的含碳量，而液体产物的H/C原子比为1.12～1.20。     

不同硅铝比HZSM-5分子筛对煤热解挥发物催化提质的影响

采用不同硅铝比的HZSM-5作为煤热解挥发物提质催化剂,研究了催化剂酸性特征对挥发物提质后的焦油品质、催化剂积炭的影响。结果表明,随着硅铝比的增加,HZSM-5的强酸和弱酸量均降低;硅铝比从23增大到310时,催化剂积炭量从120.1 mg/g-catalyst降到23.9 mg/g-catalyst。并且,HZSM-5中强酸与弱酸位点的比值越高,焦油中轻质组分的含量越高。随硅铝比的降低,HZSM-5酸性增强,所得焦油中芳烃组分含量逐渐提高,这表明,HZSM-5在催化煤热解过程中促进了挥发物的氢转移、环化、芳构化反应,从而生成了更多的芳烃组分。     

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。     

几种烟煤及其热处理后的溶胀性能研究

研究了四种不同变质程度烟煤及其二硫化碳/N-甲基-2-吡咯烷酮（CS2/NMP）混合溶剂(1∶1,vol)的抽提物在不同溶剂中的溶胀性能，同时考察了四种煤样不同温度热处理后其溶胀性能的变化。结果表明，煤的溶胀率随煤化度增加而有所降低;变质程度较低的烟煤在极性溶剂中的溶胀率大于非极性溶剂，随着煤化度的增加，两者溶胀度差距减小;四种烟煤经混合溶剂抽提后，其抽余煤的交联密度降低，溶胀率增加。四种煤样150℃热处理后在CS2中的溶胀率均有所增加，表明热处理可以降低煤的交联密度。随着热处理温度提高至240℃，除气煤外，其余三种煤样在NMP和CS2中溶胀率均进一步增大，说明其交联密度进一步降低。这一结果与热处理煤样在混合溶剂中抽提率的变化趋势一致，如240℃热处理后瘦煤的抽提率由原煤的6.9%提高到17.3%。红外光谱研究表明，经过适当温度的热处理，可以脱除煤分子中的羰基和羟基等含氧官能团，破坏煤结构中的氢键，从而降低煤的交联密度，提高煤的溶胀率及其在混合溶剂中的抽提率。     

煤热解过程中含氮产物的析出及金属离子的催化特性研究

选择3种典型煤种为研究对象,通过脱灰和添加含Fe、Ca、Na等金属盐,研究煤热解过程中金属离子对含氮气相产物析出特性的影响以及与煤种和温度的交互关联。结果表明,脱灰煤HCN和NH3的产率均比原煤样下降,而随温度的升高HCN的产率逐渐增大,NH3的产率则先增加后减小,在800℃有最大值。金属离子对不同变质程度煤的含氮气相产物析出的催化作用不同;Fe和Na抑制中等变质程度煤HCN的析出,而对低变质程度煤起促进作用,Ca则对HCN的析出均有一定的促进作用。而对于NH3的形成,3种离子均对中等变质程度煤有抑制作用,而对低变质程度的煤则有促进作用。不同金属离子对HCN和NH3析出的催化作用均有一定的范围。煤热解时含氮气相产物的析出是煤中固有多种金属离子共同作用的结果。     

水热处理对神华煤质的影响

结合水热处理煤的元素、灰分、挥发分分析以及IR光谱研究，讨论了水热处理对神华煤溶胀、抽提及液化性能的影响。结果表明，较高温度下水热处理存在明显的加氢作用，H/C摩尔比高于原煤；水热处理具有脱挥发分和脱灰作用，水热处理温度升高挥发分降低，灰分增加；水热处理的气态产物主要是CO2，250℃以上产生CO和CH4，其中CO2产率不受水热处理温度影响，CO和CH4产率则随水热处理温度升高而增加；水热处理降低了神华煤的溶胀性能，CS2/NMP混合溶剂抽提减小了抽余物在NMP溶剂中的溶胀度；适当温度水热处理能够提高CS2/NMP抽提率，但是索氏抽提性能有所降低；250℃~300℃水处理能够提高液化转化率，但是油气收率低于原煤，前沥青烯收率显著高于原煤。IR光谱分析表明,水热处理改变了煤分子中氢键等非共价键作用，其中较高温度水热处理将导致醚键、酯键等弱共价键水解和芳环侧链的断裂。     

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%。     

煤的水热处理对其缔合结构的影响

对四种不同变质程度的烟煤进行了热处理和水热处理，采用二硫化碳N甲基吡咯烷酮（CS2 NMP,1∶1 volume ratio）混合溶剂在室温下对原煤及处理后的煤进行了抽提。结果发现，适当条件的热处理和水热处理均可以提高其在混合溶剂中抽提率，水热处理较热处理更能有效增加煤的抽提率。红外光谱分析表明，水热处理的煤样在波数为3410cm－1左右的吸收峰变小，由于水热解处理后氧的脱除而使—OH减少，使得由羟基形成的H键被削弱，因而抽提率增加。水热处理具有脱除矿物质的作用，对高变质程度的煤还可以脱除原煤中的π阳离子缔合，从而可以明显提高其抽提率。此外，对煤的水热解机理进行了探讨。     

不同水煤浆分散剂与煤之间的相互作用规律研究 Ⅶ 酸碱脱灰处理煤的性质变化及其对成浆性的影响

研究了酸－碱脱灰处理对鹤壁、淮南和靖远煤的有机组成、表面性质以及成浆性的影响。结果表明，酸－碱脱灰处理后煤质特性都发生了明显变化。主要表现在灰分下降，水分增加，挥发分降低，总碳量和芳香碳增加；氧的质量分数下降，酚羟基氧质量分数增加；硫的质量分数降低。酸－碱脱灰处理后煤的成浆性明显变差，在煤粒度分布、分散剂种类和用量相同时，脱灰处理使鹤壁、淮南、靖远三种煤成浆的定黏（1 000 mPa·s）浓度，分别比相应原煤下降了4.6%，6.6%和4.4%。进一步研究表明，经酸－碱脱灰处理，上述3种煤对所用4种分散剂的吸附量都明显增加，煤粒的Zeta电位也明显增加。酸－碱脱灰处理使研究用煤的成浆性变差，主要是由于煤的有机组成和表面性质变化引起的。     

水热提质对褐煤理化结构及复吸水特性的影响

选取云南昭通褐煤进行了水热提质处理,依托傅里叶变换红外光谱技术和氮气等温吸附模型分析研究了不同提质温度(150-300℃)下煤样表面含氧官能团和孔隙结构的演化行为,考察了复吸水特性的变化规律。结果表明,随着提质温度的不断升高,主要亲水性含氧官能团(-OH、-COOH、C=O)不断减少;煤样的孔隙结构发生显著改变,比表面积和总孔容积先增后减,在250-300℃水热条件下有焦油产生;受理化结构协同影响的复吸水特性得到了有效遏制,复吸水率随着提质温度的升高不断下降;对提质褐煤进行储存时,环境湿度是影响褐煤复吸水的关键因素,高温水热、低温低湿度储存更能提高褐煤的提质效果。