煤与废塑料共焦化基础研究——Ⅰ.固定床低温共焦化特性及半焦性质分析

在１０ｇ固定床反应器中,反应压力０．２ＭＰａ、氮气气氛（气体流速０．５ｌ／ｍｉｎ）,采用程序升温即室温１５Ｋ／ｍｉｎ→５７３Ｋ５Ｋ／ｍｉｎ→８７３Ｋ停留１５ｍｉｎ→反应终止的条件下,考察添加聚乙烯（ＰＥ）、聚丙烯（ＰＰ）、聚苯乙烯（ＰＳ）及不同配比时与枣庄八一焦煤的低温共焦化特性,包括对焦煤的半焦、焦油产率及热解水生成率的影响;利用偏光显微镜进行半焦的光学各向异性组织分析。实验结果表明,焦煤的半焦产率基本上不受塑料的种类及添加配比的影响,焦油产率由１０％提高至１２～１６％,同时热解水的生成率由２．６５％降至０．８％;添加各种塑料均能改变半焦的光学各向异性,特别是提高片状、丝质状和纤维状组织的百分含量。上述结果表明,焦煤与塑料低温共焦化存在协同效应。     

煤与废塑料共焦化基础研究：Ⅱ.煤与塑料共热解的热行为

利用高压热天平及高压微型膨胀仪分别考察在氮气气氛下,添加塑料与八一焦煤共热解时其失重行为及热塑料性行为的变化。实验结果表明,塑料与焦煤共热妥时,对焦煤的热失重行为无明显影响,而降低了其软化温度,固化温度,塑性区间以及膨胀体积等,从而降低了炼焦过程中的塑性。     

焦煤与不同种类废塑料共焦化的研究

采用10g常压固定床反应器、热天平和偏光显微镜,对太钢炼焦煤中添加不同种类废塑料（如HDPE,LDPE,PP和PS）后热解的产品分布、半焦的光学特性以及热重行为进行了研究。结果表明：煤和塑料的热解温度范围和峰温的差异决定二者协同作用的程度;四种塑料的添加对净焦煤的半焦收率无明显影响;当添加HDPE、LDPE、PP时,焦煤的焦油收率增加,热解水收率下降,但添加PS时的情况正相反;除了PP外,添加其它各类的塑料能增加半焦中的光学各向异性组织的含量。     

煤与废塑料共焦化基础研究：Ⅰ.固定床低温共焦化特性特性及半焦性 …

在１０ｇ固定反应器中,反应压力０．２ＭＰａ,氮气气氛采用程序升温即室温１５Ｋ／ｎｍｉｎ５７３Ｋ→５Ｋ／ｍｉｎ８７３Ｋ→３停留１５ｍｉｂ反应终止的条件下,考察添加聚乙烯,聚丙烯,聚苯乙烯及不同配比时与枣庄八一焦煤的低温共焦化特性,包括对焦煤的半焦,焦油产率及热解水生成率的影响;     

煤与废塑料共焦化基础研究Ⅲ. 协同作用的热重研究

采用加压热天平研究煤与废塑料共焦化过程中,不同废塑料对太钢焦煤的热解行为,以及德国废塑料对不同煤种的热解行为的影响。认为不同的废塑料对太钢焦煤热重行为的影响不尽相同;不同的煤种在与德国塑料共热解时的协同作用也不相同,德国废塑料与焦煤的相互作用更大些。共热解中废塑料与煤的协同作用受煤与废塑料二者之间的热解温区、失重峰温、失重速率的重叠程度及煤所形成的胶质体数量的影响。废塑料与煤之间的相互作用使得两者     

利用焦化工艺处理废塑料技术研究 Ⅱ. 200 kg焦炉中试试验

利用200 kg焦炉考察两种废塑料(PS和WMP)与首钢炼焦配煤按不同比例均匀混合共焦化所得焦炭的质量变化规律，以期能为焦化工艺处理废塑料技术的工业应用提供基础数据。研究表明：废塑料与煤共焦化所得焦炭冶金焦率和焦炭质量降低明显，且随着废塑料添加比例增加，所得焦炭质量劣化程度整体加大；与添加同比例的PS相比，添加WMP虽得到较差的冶金焦率，但所得焦炭的转鼓强度（M40和M10）和反应后强度（CSR）均优于添加PS的情形；废塑料与炼焦配煤简单混合共焦化，严重影响焦炭质量，不能应用于工业实践。     

煤与废塑料共焦化基础研究Ⅱ煤与塑料共热解的热行为

利用高压热天平及高压微型膨胀仪分别考察了在氮气气氛下,添加塑料（ＰＥ、ＰＰ、ＰＳ）与八一焦煤共热解时其热失重行为及热塑性行为的变化。实验结果表明,塑料与焦煤共热解时,对焦煤的热失重行为无明显影响,而降低了其软化温度、固化温度、塑性区间以及膨胀体积等,从而降低了炼焦过程中的塑性     

废塑料-煤共处理液化的研究进展

煤和废塑料共处理液化是一种新的煤直接液化技术,它的主要特点是利用废塑料作为主要的氢来源,本文介绍了目前已取得的一些主要进展,并指出了下一步工作的方向。     

利用焦化工艺处理废塑料技术研究 Ⅰ. 热天平与10 g固定床实验

利用热天平和10 g固定床反应器分别考察了北京市生活垃圾中的废塑料与首钢炼焦配煤的热失重特性及热解产物分布规律。实验研究表明，首钢炼焦配煤主要热分解温度区域为300 ℃～750 ℃，北京市废塑料主要热分解温度区域为300 ℃～550 ℃，二者在相互重叠的失重温度区间产生“协同效应”，且在一定配比范围内，共热解产物出现 “增油减水”现象。首次提出了协同效应强度的概念及其计算式： 和 ，并得出废塑料的添加量为1％时，协同效应强度最大。     

焦煤中添加废塑料和脱硫剂的焦化过程研究

在模拟焦化室和焦化条件下，进行了焦煤中直接添加废塑料和脱硫剂后的焦化过程的研究，分析了焦化过程中焦炉煤气H2S脱除效果及脱硫剂和废塑料的添加对焦炭硫和锌及其在焦炭中残留率的影响。结果表明，焦煤的焦化过程中，直接添加ZnO、Fe2O3或冶金粉尘(MD)作为脱硫剂，当关键脱硫组分ZnO和（或）Fe2O3与可挥发性硫的摩尔比(nZn+Fe/nS)为1.2时，焦炉煤气H2S脱除效果均较好，塑料本身的热分解使得焦煤中添加质量分数为5%的废塑料后焦炭产率从81.52％降到77.61％；当焦煤中添加质量分数为5％的废塑料，并以ZnO为脱硫剂时，由于塑料中硫的质量分数相对焦煤要高，所以需要增nZn+Fe/nS到1.7，才能取得较好的煤气脱硫效果，与此同时焦炭中锌和硫的质量分数均有不同程度的增加。     

煤与废塑料共液化中国转移的示踪试验研究：Ⅰ．溶剂的作用

采用放射性同位素^3H标记的四氯萘溶进行了先锋褐煤与低密度聚乙烯（LDPE）的共液化示踪试验，并考察了钼灰（FAMo)和Fe2O3 S催化剂的影响。应用液体闪烁计数器测量了各液化产物中的放射性活度，以研究煤与废塑料共液化中的氢转移。结果表明：在先锋褐煤与LDPE塑料共液化反应的实始阶段，存在着四氢萘溶剂的供氢作用，而且这种供氢作用不受催化剂的影响，只是热力作用的结果，使用加氢蒽油（HAO）和四氢萘（TNH）溶剂混和物作为共液化溶剂时，先锋褐煤与LDPE共液化反应初期的熔剂供氢还存在着竞争转移，其主要取决于溶剂的脱氢能力。     

煤与废塑料共液化中氢转移的示踪试验研究 Ⅱ．富氢塑料中的氢转移

采用放射性同位素3H标记的聚乙烯塑料进行了先锋褐煤与低密度聚乙烯（LDPE）的共液化示踪试验，并考察了钼灰（FAMo）催化剂和不同溶剂的影响，示踪试验结果表明，在先锋煤与LDPE共液化过程中，富氢塑料LDPE中的含氢基团确实起着供氢作用，而且这种含氢基团向煤液化自由基的氢转移无需经过供氢溶剂进行传递，钼灰催化剂能够加速LDPE塑料的供氢作用，使用非供氢溶剂时，在煤与LDPE共液化反应初期，LDPE中的含氢基团在钼灰催化剂作用下较易向煤热裂解产物转移，并出现供氢竞争现象。     

混合废塑料与煤共热解液体产物中氯的含量与赋存形态

采用离子色谱等方法测定了不同热解条件下液体产物（包括焦油和水）中氯的质量分数,讨论了影响煤与废塑料共热解过程中,热解温度、恒温时间、升温速率及气体流量等因素对液体产物中氯质量分数的影响。并通过红外光谱、离子色谱等手段分析了液体产物中氯的赋存形态。结果表明,煤热解过程中加入一定量的废塑料,并没有给焦油中带来大量的有机含氯化合物,但增加了焦油的产率,同时降低了水的产率。水中氯主要以无机盐（NH₄Cl）和有机胺类盐酸盐等含氯化合物的形式存在;焦油的红外光谱中没有明显的C-Cl吸收峰,说明焦油中有机氯的含量非常少。     

煤与废塑料共液化中氢转移的示踪试验研究

采用放射性同位素3H标记的四氢萘溶剂进行了先锋褐煤与低密度聚乙烯（LDPE）的共液化示踪试验,并考察了钼灰（FAMo）和Fe2O3+S催化剂的影响。应用液体闪烁计数器测量了各液化产物中的放射性活度,以研究煤与废塑料共液化中的氢转移。结果表明：在先锋褐煤与LDPE塑料共液化反应的初始阶段,存在着四氢萘溶剂的供氢作用,而且这种供氢作用不受催化剂的影响,只是热力作用的结果。使用加氢蒽油（HAO）和四氢萘（THN）溶剂混和物作为共液化溶剂时,先锋褐煤与LDPE共液化反应初期的溶剂供氢还存在着竞争转移,其主要取决于溶剂的脱氢能力。     

低温煤焦油与废旧塑料共熔油化的研究

用自制的反应装置研究了预处理后的低温煤焦油与废旧塑料共熔油化所得到的油品的性质，并分别与低温煤焦油和废旧塑料热裂解油品的性质进行了比较，考察了主要工艺条件对共熔油化过程的转化率和产品性质的影响。结果表明，在适当的添加煤焦油后，从废旧塑料热裂解和催化裂解得到的汽油的质量有所提高，但对柴油的质量影响不大。采用低温煤焦油与废旧塑料共熔油化的工艺不仅为“白色污染”的处理开辟了一条新途径，而且扩大了低温煤焦油的应用     

煤与混合废塑料共热解固体产物中氯的赋存形态及在燃烧时的释放特性

通过红外光谱、热重 质谱及燃烧 水解实验,研究了煤与废塑料共热解固体产物中氯的赋存形态及在燃烧过程中氯的释放特性。结果表明,温度低于600℃热解的半焦中存在有机氯化合物;600℃以上热解的半焦（或焦炭）中氯主要以无机盐类存在。燃烧过程中氯的释放率与燃烧温度,煤与废塑料共热解的温度以及共热解时废塑料的加入量有关。燃烧温度越高,氯的释放率越大,900℃燃烧时,氯的释放率都在94%以上;在同一温度燃烧时,热解温度越高,氯的释放率越低。400℃热解的半焦最高释放率达99.86%,而1000℃热解的焦炭的最高释放率为94.35%。     

低阶煤热萃取物与瘦煤共炭化焦炭的微观结构及显微强度研究

以众唯瘦煤作为主炼焦煤,大同长焰煤萃取物作为添加剂,进行共炭化处理制备坩埚焦。利用偏光显微镜法定量研究焦炭光学显微组分,获得焦炭的各向异性指数(DRAS);采用XRD及分峰拟合的方法研究了焦炭的微晶粒径(L_c)、芳香缩合度(I_a)、石墨化度(g);利用Raman光谱结合分峰拟合的方法研究了焦炭中理想石墨微晶含量(I_g)。对所得焦炭的光学显微组分进行定量分析发现:大同长焰煤热解萃取产物的添加对共炭化焦炭的光学显微组分有显著的影响,利用偏光显微镜法计算出焦炭的DRAS与XRD和Raman计算的焦炭微晶参数呈现很好一致性。并且,焦炭的显微强度与其微观结构关联性极大。     

蓝藻与神府煤共成浆性的研究

考察了预处理方法对含水蓝藻表观黏度的影响,以及蓝藻对神府煤浆成浆浓度、流变性和静态稳定性的影响。结果表明,采用添加化学药剂、高速搅拌、加热等方法对含水蓝藻进行预处理,可以使表观黏度从72mPa·s降低到21.8mPa·s(剪切速率100s^-1)。蓝藻结构受到破坏是表观黏度降低的主要原因。含水蓝藻表观黏度的降低有利于蓝藻煤浆成浆浓度的提高。当添加水质量与含水蓝藻质量比为1∶1时,蓝藻煤浆的成浆浓度达到60%。蓝藻的加入提高了神府煤浆的稳定性,使稳定性从4h提高到72h以上。蓝藻煤浆为假塑性流体,剪切变稀。     

兖州煤与大庆减压渣油在共处理过程中的相互作用Ⅰ.共处理对转化率及产物分布的影响

通过对大庆减压渣油和兖州煤共处理过程的四氢呋喃转化率、甲苯转化率以及产物分布的详细考察,研究了兖州煤与大庆减压渣油在共处理过程中的相互作用以及这种作用随反应条件的变化规律.结果表明,煤与渣油的相互作用与渣油的裂解程度密切相关.较低温度(375～425℃)下,石蜡基的大庆减压渣油对兖州煤转化有抑制作用,降低了共处理的四氢呋喃转化率及甲苯转化率,但从产物分布上看,共处理并未减少轻质产物的产率,而只是显著降低了重质产物的生成量;较高温度(450℃)下,渣油对转化率的抑制作用变小.随着渣油加入量的增加,抑制作用减弱.在450℃、渣油含量为66.6%时,抑制作用消失,在转化率上体现出正协同效应,同时轻质产物的产率也协同增加.