逐级酸处理对锡盟褐煤的结构及热解特性的影响

为了探讨高硫褐煤提质利用中酸洗处理对煤质特性的影响,以内蒙古锡盟褐煤为研究对象,依次用HF、HNO₃和HCl的酸溶液进行预处理,对原煤及其酸处理样品进行了傅里叶变换红外光谱的煤结构表征、程序升温差热-热重实验的煤热解特性研究及其反应过程的动力学分析。结果表明,HF处理对煤样的结构影响不大,HNO₃的处理明显改变了HF处理后煤样中有机质的结构,HCl处理又使HNO₃处理引起的煤样中脂肪基团CH₃的吸收峰强度变化减弱;逐级酸处理对锡盟褐煤的热解特性存在一定的影响,HF和HNO₃处理对褐煤的热解反应性具有促进作用,HCl处理对其热解反应性的影响不大。动力学分析显示,不同过程酸预处理对褐煤热解过程的影响不能单独采用热解过程的总包反应活化能进行描述,热解活化能不仅与指前因子存在着补偿效应,也与热解阶段的失重量存在一定的关联。     

硝酸钙对内蒙古褐煤热解和气化特性的影响

在小型固定床反应装置上开展了内蒙古褐煤原煤(RC)和脱灰煤(DC)以及分别负载钙盐的煤样的热解实验,并对热解所得焦样开展了焦样与水蒸气气化反应的实验研究。结果表明,硝酸钙的添加对煤的热解和气化阶段均有影响。在热解阶段,硝酸钙的存在能显著改变主要气相产物H₂、CO₂和CO等组分的逸出规律和累积生成量;在气化阶段,作为催化剂的碱土金属,降低了焦样的气化反应活化能,更有利于气化反应的进行。     

溶剂溶胀对鄂尔多斯褐煤结构及热解产物分布的影响

采用四种有机溶剂对鄂尔多斯褐煤进行溶胀预处理并在粉-粒流化床上进行快速热解,探究溶胀对褐煤结构及热解特性的影响.采用傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪、气相色谱-质谱联用仪、固体核磁、X射线衍射、全自动化学吸附仪等仪器对溶胀煤及热解产物进行表征.结果表明,非极性溶剂对煤结构影响较小.极性溶剂可以降低褐煤含氧官能团的氢键交...     

废旧高分子材料在回转窑内热解的研究：热解终温对热解产物的影响

以废旧高分子材料—ＰＥ塑料,ＰＶＣ塑料和废轮胎为试验物料,在外热式回转窑内进行了一系列热解试验。考察了热解终温对热解产物的产率及产物特性的影响。随热解终温的提高,热解气体的产率上升而半焦的产率下降;ＰＥ和ＰＶＣ的热解焦油的产率下降,而废轮胎则相反。在试验温度范围内热解气体的平均热值有一最大值;ＰＶＣ在热解过程中Ｃｌ－ＨＣｌ的转化率为５２０％～５６０％;热解终温对焦油的ＣＨ原子比、热值及族分均有一定影响;热解终温对热解半焦的热值、Ｃ和Ｈ残余率以及半焦反应活性也有一定的影响     

煤—焦炉气共热解特性的研究：Ⅰ.固定床热解反应特性

在１０ｇ固定床反应器中对先锋褐煤在焦炉气气氛下的热解特性及有关工艺参数，如反应压力，升温速度等的影响进行了详细考察，并在其同等条件下的加氢热解特性进行了对比分析。实验结果表明，在反应压力５ＭＰａ，升温速率５Ｋ／ｍｉｎ，终态温度９２３Ｋ条件下，先锋褐煤在焦炉所氢气下的热解转化率为５９．０％，焦油收率达３８５．８％。     

热解温度对酸沉淀工业木质素快速热解液体产物的影响

利用快速热解和气质联用技术,研究了酸沉淀工业木质素在400℃～700℃下快速热解液体产物的主要组分及其含量的变化。酸沉淀工业木质素快速热解液体产物中主要包括,与木质素的三种苯丙烷结构单元结构相似的苯酚、愈疮木酚和2,6 二甲氧基苯酚等酚类化合物,以及它们的甲基、乙基或丙基的单取代或多取代衍生物。在400℃～600℃,热解液体产物的组分及其相对含量的变化不显著;而在600℃～700℃,芳环上含甲氧基的酚类物质的相对含量急剧减少甚至消失,而苯酚的相对含量却急剧增加,达到27.81％,比400℃的增加了近2.5倍,同时芳烃化合物的相对含量增加,并出现苯丙呋喃、茚和萘等芳环化合物。     

反应条件对稻杆热解产物分布的影响

以稻杆为研究对象，在温度６５０℃－１０００℃，考察了热解因素包括最终温度，析出挥发性产物停留时间，传热与传质强化措施，原料颗粒尺寸和原料种类对稻杆在间壁式加热固定床上热解产物分布的影响。结果表明，温度，停留时间，传热与传质强化措施对热解产物分布影响显著，转化率随各种反应条件的变化可高达８０％。     

白云石和灰石灰对废轮胎热解产物的影响

据估计 ,美国每年有大约 2亿 5千万条废轮胎[1] ,中国约有 1亿条 ,香港约有 10 0万条。如何处理这样大量的废轮胎引起了一系列的环境与经济问题。目前 ,世界各国较常用的废轮胎处理方式可分为堆置和填埋、资源回收后的原型利用及粉碎再利用、作为能源利用的燃烧、热解及气化等。国内外虽然对废轮胎热解技术进行了一些研究[2～ 5] ,但以产气为目的的研究尚未被成功应用。废轮胎具有高挥发组份与低灰份等优点 ,产生的气体燃料可以贮存、运输又可方便地应用于锅炉或其它各种形式的燃烧器 ,而无需对现有设备进行改装。所以废轮胎气化技术是有效…     

水城褐煤热解的气体产物析出特征及甲烷的生成反应类型研究

利用傅里叶红外光谱仪研究了煤中主要官能团的分布,利用热重-质谱联用(TG/MS)在10℃/min的条件下研究了水城褐煤的热解行为,获得了煤热解主要挥发分气体(H2、CH4、H2O、CO、CO2)生成的速率曲线。采用分峰拟合的方法将甲烷的生成速率曲线分解为五个峰,通过化学动力学分析,结合煤的结构特性、热解特性及其他挥发分气体的生成特征,认为甲烷的生成主要由一个脱吸附过程和四个化学反应组成。     

水城褐煤热解的气体产物析出特征及甲烷的生成反应类型研究

利用傅里叶红外光谱仪研究了煤中主要官能团的分布,利用热重-质谱联用（TG/MS）在10℃/min的条件下研究了水城褐煤的热解行为,获得了煤热解主要挥发分气体（H₂、CH₄、H₂O、CO、CO₂）生成的速率曲线。采用分峰拟合的方法将甲烷的生成速率曲线分解为五个峰,通过化学动力学分析,结合煤的结构特性、热解特性及其他挥发分气体的生成特征,认为甲烷的生成主要由一个脱吸附过程和四个化学反应组成。     

Mo和Ni改性的HZSM-5催化剂对煤热解焦油的改质

考察了Mo和Ni改性的HZSM-5催化剂对煤热解焦油的改质性能,分析了催化改质前后焦油中轻质芳烃分布的变化规律。结果表明,经HZSM-5催化剂褐煤(XM)热解轻质芳烃总量的增加率为220%,这与煤热解产物在HZSM-5催化剂中发生烯烃和烷烃的芳构化以及酚羟基脱除等作用有关。负载活性金属Mo和Ni后,可以有效促进轻质芳烃的生成;Ni对焦油中带脂肪侧链化合物具有更强的裂解作用,而Mo则有利于带侧链化合物如甲苯和二甲苯的形成。焦煤(FX)热解过程中轻质芳烃的释放量分别是XM煤和年轻烟煤(PS)的2.2和2.4倍。经催化改质后,XM煤产物中轻质芳烃产率明显大于PS煤,并接近FX煤;这主要是因为XM煤结构中含有较多的含氧官能团和脂肪结构,在HZSM-5作用下可催化形成轻质芳烃。     

XANES技术探究酸处理对义马煤中硫形态及其热变迁行为的影响

利用XANES技术研究了酸处理对义马煤的比表面积、体相及表面硫形态分布和热解过程中硫变迁行为的影响。结果表明,由于酸处理过程中部分镶嵌于有机质中的矿物质被脱除导致部分闭合孔打开,煤的比表面积有所增大。HCl-HF和HCl-HF-HNO₃处理脱除了煤中大部分矿物质和无机硫,由于HNO₃的强氧化性,YMN中亚砜和砜硫化物的相对含量均高于YMR和YMD。相比煤样体相,酸处理过程对表面形态硫的分布产生了更为明显的影响。酸处理煤样热解含硫气体释放量减少,但由于大部分碱性矿物质的脱除和煤中易分解形态硫相对含量的增加,含硫气体释放率增加。不同形态硫之间的内部转化使得酸处理煤焦中主要形态硫的分布更为均匀。通过HCl-HF-HNO₃处理可以有效地脱除煤中矿物质及无机硫,并改变煤中形态硫分布,从而为高灰分、富含黄铁矿的高硫煤的利用提供指导。     

纤维素热裂解反应机理及中间产物生成过程模拟研究

基于改进的B-S机理模型,通过求解物料内部和气相空间两段反应过程,对纤维素热裂解过程中一些化合物(活性纤维素、左旋葡聚糖(LG)、乙醇醛、丙酮醇等组分)的生成和演变情况进行了模拟。结果发现,自由水的脱除过程使物料前期升温速率发生了下降,并未影响热解期间温度分布以及反应过程。热裂解过程中,由于一次反应的强烈吸热,物料在长时间内局限于中温范围,其内部各组分质量浓度分布的区别主要体现出一次反应竞争能力的强弱。物料厚度的增加使热裂解时间延长,并加剧物料内部的二次分解。左旋葡聚糖和其竞争产物乙醇醛的生成出现一个大量生成、快速逃逸的过程,相比于左旋葡聚糖,乙醇醛质量浓度的积累具有更快的速度,体现出较高温度下的竞争优势。对于小尺寸反应物,挥发分二次反应主要发生在气相空间,随着气相停留时间的增加,其二次分解的程度提高,该效果随辐射源温度的提高而加剧。相比于LG产率随反应时间的快速下降趋势,高温下生物油产率的降低略显缓和,其变化主要是组分分布的改变,即从大分子结构降解为小分子结构。     

离子液体溶胀对煤直接液化残渣结构及热解性能的影响

采用四种相同阴离子不同有机链长阳离子的离子液体([EMIM][MeSO_4]、[BMIM][MeSO_4]、[HMIM][MeSO_4]和[OMIM][MeSO_4])对煤直接液化残渣(DCLR)进行溶胀处理,通过SEM、FT-IR和TG-DTG表征,分析了各离子液体溶胀对煤直接液化残渣溶胀效果、表面形貌、官能团分布、主体结构和热解性能的影响。溶胀结果表明,不同链长离子液体对煤直接液化残渣具有不同的溶胀效果,[HMIM][MeSO_4]对残渣溶胀效果最好,其溶胀度高达1.78。FT-IR表明,不同链长离子液体会不同程度地破坏煤中C-H键,使得脂肪族和芳香族类化合物的相对含量有所差异。由TG-DTG可知,不同链长离子液体溶胀对残渣热解性能的影响具有较大差异,其中,以离子液体[OMIM][MeSO_4]溶胀对残渣的热解最为有利,失重率高达47.5%;而离子液体[BMIM][MeSO_4]溶胀在一定程度上抑制了残渣的热解,其失重率低于未经溶胀处理的残渣。基于Coats-Redfern法的热解动力学分析表明,煤直接液化残渣及其溶胀残渣在低温段(180-480℃)的热解过程均符合二级反应动力学,高温段(480-825℃)均以三级和四级反应动力学为宜。另外,不同链长离子液体溶胀处理明显改变了残渣的热解活化能,其链越长残渣的热解活化能越高。     

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。     

酸洗脱矿对胜利褐煤热解过程中N迁移转化的影响

在石英管流化床反应器中对胜利褐煤进行快速热解实验,考察了773~1 173 K下酸洗脱矿对胜利褐煤热解过程中N迁移转化规律的影响。通过比较原煤和酸洗后煤中N的不同逸出规律可以得出,影响酸洗前后胜利褐煤热解过程中N迁移转化规律的主要是碱金属Na及碱土金属Ca;热解过程中,煤中的Na和Ca促使煤中的N向NH3转化并有效抑制了HCN的生成,金属离子的存在对催化焦油N转化为NH3的作用较为明显;原煤中的碱金属和碱土金属的赋存使半焦裂解反应加剧,降低了固体半焦的产率,半焦N的产率也随之减少;与原煤相比,酸洗煤热解半焦中的吡啶型N(N-6)含量较多,而吡咯型N(N-5)和季N(N-Q)相对较少。     

煤质对H2/Ar等离子体热解制乙炔的影响

选取12种不同变质程度的煤，通过等离子体热解实验考察了煤的挥发分产率、煤中氧质量分数、灰分产率对乙炔收率和结焦的影响。研究结果表明，挥发分产率为30%～40%的烟煤，热解时具有较高的乙炔收率；含氧量越高的煤，生成的碳氧化物越多，相应的乙炔收率较低；煤中的矿物质与乙炔收率之间并不存在相关性，但煤中的矿物质有利于CO的生成。影响结焦量的主要因素与煤的矿物质密切相关，煤中掺入二氧化硅和天然河沙能够明显增加结焦量，改变结焦形态。     

Pyrolysis of solid waste in a rotary kiln: influence of final pyrolysis temperature on the pyrolysis products

Temperature is one of the most important parameters in pyrolysis reaction. In present work, an externally heated laboratory-scale rotary-kiln pyrolyser was designed and developed. The influence of final pyrolysis temperature (FPT) on the pyrolytic products of solid wastes has been studied. Raising FPT caused increasing gas yield and decreasing semi-coke yield. The average heat value of the gas also changed with FPT. The content of aliphatic hydrocarbons in PE tar increased initially and then decreased with increasing FPT. Parallel to this, the content of aromatic ring changed conversely. FPT had obvious influence on the primary and elemental analysis data of the semi-cokes. The CO₂ reactivity of the semi-cokes also varied with the FPT. The kinetic parameters of the semi-cokes were different for the same material at the different FPT.