吴家坪煤在流化床热解过程中含硫气体产物的分析

在氧气体积分数分别为3.0%、5.6%、 8.7%的O2 N2混合气,热解温度500℃～800℃, 停留时间30min下,对吴家坪煤在流化床反应器热解过程中的含硫气体进行了分析。热解过程中主要的含硫气体是H2S、COS和SO2, 且它们的逸出规律一致：随着温度和氧气体积分数的增高, 逸出速率加快。 氧气体积分数对煤中的H2S、COS的影响是相似的, 随着氧气体积分数增加, 相对于3.0% O2 N2 气氛, H2S和COS的逸出量占气相中总硫的比例在5.6% O2 N2 气氛下降, 在8.7% O2 N2 气氛下又有所上升; 而氧气体积分数对SO2的影响与之相反, 在5.6% O2 N2 气氛下, 气相中93%以上是以SO2形式逸出的, 在8.7% O2 N2 气氛下, SO2的比例又下降很多。这是由于8.7% O2 N2 气氛下, 更多的氧气参与了C—C键断裂的反应, 使脱去的硫转化到焦油中,从而也生成了大量的CO,使得在8.7% O2 N2气氛下CO/SO2比明显大于5.6% O2 N2气氛下的。     

富氢气氛下煤热解脱硫脱氮的研究

本文对兖州高硫煤在１０ｍｌ固定床反应器中分别与相当条件下的焦炉煤气、合成气、氢气共热解所得半焦及焦油元素进行系统的分析比较。结果表明,在压力为３ＭＰａ,温度为６５０℃,升温速率为１０℃／ｍｉｎ相对温和的热解条件下,兖州高硫煤与焦炉气、合成气、氢气共热解脱氮率分别为３０１％、３５７％、４４０％（ｗ％,ａｄ）,脱硫率基本相当约为８０％（ｗ％,ａｄ）,且在此三种热解气氛下煤中硫在热解固、液、气产物中的分布极为相似,分别约为２０％、１０％、７０％。与相当氢分压下的纯氢加氢热解相比,５ＭＰａ焦炉气气氛下兖州煤热解脱硫率增加约４５％,脱氮率降低约３５％。用焦炉气顶替纯氢气进行煤加氢热解具有较大的脱硫优势,这不失为我国高硫煤洁净利用的新途径     

兖州高硫煤的加氢热解脱硫及脱硫动力学

在加压热天平上，考察了氢气和氮扬气氛下高硫煤的热解脱硫。利用气相色谱在线分析研究了硫化氢氢气的逸出规律。结果表明，加氢热解比氮气下的热解有着更显著的脱友作用，脱硫率可达９０％以上。而且加氢热解下６５％的脱除硫转化为气相硫化氢，而氮气下热解是有８０％的硫转化为液相。     

煤非催化加氢热解过程中脱硫脱氮效应及硫变迁特性

采用５ｇ固定床反应器和在线热解质谱，对煤加氢热解过程的脱硫脱氮效应及硫变迁特性进行了考察。结果表明，煤中几乎所有硫铁硫矿被脱除殆尽，半焦中残存的向亘硫主要表现为硫酸盐硫。而热解过程中硫往焦油产组分的变迁、转移主要取准地煤中噻吩类含硫化物的不完全氢化还原反应，而与煤中其它有机硫化珠的含量关系不大，从而使高噻吩煤难于获得低硫充洁净焦油产物。同时发现，由于氢传质扩散的相对滞后，微量硫与煤中内在氧发生氧化     

煤在热载体流化床中的热解模型

煤粒在热载体流化床中的热解规律对于设计煤气、热、电三联产的关键装置－热载体流化床干馏炉是十分重要的。本文建立了煤粒在热载体流化床中的传热和热解反应的微分方程，并对其进行了数值求解，得到了煤粒度、热载体流化床操作速度、热载体流化床床层温度、热载体颗粒粒径等对煤气产率的影响规律，为热载体流化床干馏炉的设计提供了计算方法和理论依据。     

富氢气氛下煤热解特性的研究

选用云南先锋褐煤在１０ｇ固定床反应器中分别与总压和氢分压下的氢气，氮气，合成气以及焦炉煤气共热解，通过比较它们的热解特性来考察合成气和焦炉煤气替代纯氢作加氢热解反应气氛的可能性。实验结果表明，与相同总压的加氢热解相比，焦炉气与合成气气氛下煤热解总转化率及焦油收率的略有降低且水分有所增加，煤－焦炉气共热解焦油中ＢＴＸ和萘的收率五之相当；     

生物质在流化床中的热解和气化研究

在水蒸气及氮气流态化条件下 ,对不同生物质原料进行了热解气化实验 ,研究气体产物产率、成分随反应温度的变化规律。在一个常压鼓泡流化床实验台上 ,对五种生物质原料热解气化综合过程的气体产物产率及成分进行了测定。文中重点分析了原料SD2 0 1 (EucalyptusGlobulus锯末 )与SD2 0 2 (PinusRadiata锯末 )在水蒸气及氮气流化和不同温度条件下的热解气化特性 ,同时还分析了两种流化介质条件下生物质热解气化实验结果的差别。     

流化床热解过程中煤中氟的挥发性研究

采用大同、平朔、霍林河、义马四种煤研究了热解过程中煤中氟的挥发行为。研究表明，随热解温度的升高，氟的挥发率有增加趋势。但其行为不仅取决于元素氟及其化合物本身的挥发性，同时还受其赋存形态、共存矿物离子等原生条件和热解条件的影响。氟磷灰石类矿物质并非四种煤中氟的主要赋存形态。除大同煤外，难挥发性氟的含量均高于65％，难挥发性氟至少部分是以CaF2或CaF2基的多元络合物形式存在的。     

循环流化床内废轮胎的热解油化

介绍了以循环流化床反应器为主体的废轮胎热解油化装置,实验过程,实验结果及分析。通过评价热解条件对气体成分及油、碳和气产物产率的影响,以及热解油品的成分分析,得出如下结论：（１）较高的温度和较好的停贸时间会生成过多的不凝气（主要成分为ＣＨ４、Ｈ２,Ｃ２ＨＶ和ＣＯ等）,降低油的产率,过低的温度和加热速率导致严重的碳化,同样会降低油产率。（２）热解油品的组成成分非常复杂,芳烃占了很大比例,其次是烷烃和非     

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%。     

Continuous high-temperature fluidized bed pyrolysis of coal in complex atmospheres: Product distribution and pyrolysis gas

This study is devoted to investigating the continuous coal pyrolysis in a laboratory fluidized bed reactor that fed coal and discharged char continuously at temperatures of 750–980 °C and in N₂-base atmospheres containing O₂, H₂, CO, CH₄ and CO₂ at varied contents. The results showed that the designed continuous pyrolysis test provided a clear understanding of the coal pyrolysis behavior in various complex atmospheres free of and with O₂. The effect of adding H₂, CO, CH₄ or CO₂ into the atmosphere on the tar yield was related to the O₂ content in the atmosphere. Without O₂ in the atmosphere, adding H₂ and CO₂ decreased the pyrolysis tar yield, but the tar yield was conversely higher with raising the CO and CH₄ contents in the atmosphere. In O₂-containing atmospheres, the influence from varying the atmospheric gas composition on the product distribution and pyrolysis gas composition was closely related to the oxidation or gasification reactions occurring to char, tar and the tested gas.     

AP-TPR-MS法考察六枝煤固定床热解过程中的硫变迁行为

实验选取六枝(LZ)原煤及其在固定床热解所得半焦,采用常压程序升温还原 质谱法（AP-TPR-MS）与化学法相结合考察温度和气氛对固定床热解过程中硫变迁行为的影响。对于LZ煤而言,经氮气气氛500℃热解后,只能使煤中部分不稳定有机硫分解,黄铁矿硫却不能分解;而经氮气气氛700℃热解后可以使不稳定有机硫和黄铁矿硫全部分解。合成气气氛在500℃以前煤中的不稳定有机硫和黄铁矿硫就能全部分解,且随着温度的升高,合成气表现出与氢气相近的脱硫活性。1.0% O₂-N₂对于六枝煤并没有明显的脱硫效果,这与氮气气氛相差不大。     

Coal pyrolysis in a fluidized bed reactor simulating the process conditions of coal topping in CFB boiler

Simulating the conditions of pyrolytic topping in a fluidized bed reactor integrated into a CFB boiler, the study was devoted to the reaction fundamentals of coal pyrolysis in terms of the production characteristics of pyrolysis oil in fluidized bed reactors, including pyrolysis oil yield, required reaction time and the chemical species presented in the pyrolysis oil. The results demonstrated that the maximal pyrolysis oil yield occurred on conditions of 873 K, with a reaction time of 3 min and in a reaction atmosphere gas simulating the composition of pyrolysis gas. Adding H₂ and CO₂ into the reaction atmosphere decreased the pyrolysis oil yield, while the oil yield increased with increasing the CO and CH₄ contents in the atmosphere. TG-FTIR analysis was conducted to reveal the effects of reaction atmosphere on the chemical species present in the pyrolysis oil. The results clarified that the pyrolysis oil yield reached its maximum when the simulated pyrolysis gas was the reaction atmosphere, but there were slightly fewer volatile matters in the pyrolysis oil than the oil generated in the N₂ atmosphere. All of these results are expected not only to reveal the composition characteristics of the pyrolysis oil from different conditions of the coal topping process but also to optimize the pyrolysis conditions in terms of maximizing the light pyrolysis oil yield and quality.     

Continuous fast pyrolysis of biomass at high temperature in a fluidized bed reactor

In order to perform biomass pyrolysis a continuous fluidized bed reactor (bench scale unit) has been assembled. The influence of experimental conditions such as heating-up time and optimum particle diameter is presented. By feeding the biomass (almond shells) directly into the bubbling bed, pyrolysis has been performed at temperatures ranging from 730° to 930°C at constant feed rate (44 g/h). Remarkable increase of H₂ in the product gas is observed when steam rather than an inert carrier such as nitrogen is used thus confirming the potential of this approach.The support of ENEA (Italian Agency for Renewable Energies) is gratefully acknowledged.     

CaO伴随生物质热裂解制油同时脱氧的小型流化床实验研究

在小型流化床反应器中,对CaO伴随生物质快速热裂解制油过程中的直接脱氧效果进行了研究。当反应温度为520℃、载气流量8000L/h时,在纯白松粉末和CaO伴随条件下分别制出了生物油样品。实验结果表明,当采用纯白松与CaO/白松质量比分别为1、2、4时,生物油样品中有机组分的含氧量依次为39.38%、39.15%、39.04%和32.29%;在CaO/白松质量比为4时,生物油有机组分含氧量的下降幅度达18.0%（相对变化）。GC-MS分析结果表明,CaO加入后左旋葡聚糖和甲酸、乙酸等高含氧量物质相对含量明显下降,证实了CaO伴随生物质热裂解过程中“富氧中间体”固氧路径的存在;与此同时,糠醛类等主要来源于脱水反应的产物相对含量上升,说明CaO的加入也促进了脱水反应的发生。     

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。     

温度对稻草流化床快速热解液相产物影响的研究

研究了温度对稻草流化床快速热解中热解油产率的影响,利用GC/MS、FT-IR考察了不同热解温度(300℃~600℃)及冷凝温度(22℃、-4.4℃)下,稻草经过热解所获得的热解油组成。结果表明,稻草在400℃热解温度下可获得最高热解油产率43.1%;冷凝温度对热解油的品质有较大影响,降低冷凝温度能够增加热解油中有机物的含量,热解油中的水分含量随之降低,同时热解油的热值也随之得到提高。     

煤热解过程焦中硫的残留及煤中硅、铝、碳的影响

用HCl和HNO3对不同煤阶(褐煤、烟煤、无烟煤)的七种煤进行了部分矿物质的脱除处理,获得的样品主要含硅铝矿物质。通过程序升温热解和程序升温氧化两个过程,结合含碳量的差别,对煤热解过程中煤中硅铝对硫在焦中的残留状况的影响进行了研究。结果表明,脱除了其他矿物质的煤其煤化程度和硅铝比共同影响热解过程中焦中硫的残留率。焦中硫的残留率随样品含碳量增加而增加,但在煤的含碳量90%左右发生转折。这与煤的其他物理性质(如孔隙率、可磨性、质量热容、介电常数、溶剂溶胀率)类似,与煤结构在这点附近的较大变化有关。对应于各自煤阶,由于硅对气相含硫产物与半焦二次反应的抑制作用,焦中硫的残留率随着Si/Al质量比的增加而减少。     

常压程序升温还原—质谱法研究遵义煤在热解过程中硫的变迁行为

选取遵义(ZY)原煤及其热解半焦,采用常压程序升温还原—质谱法(AP-TPR-MS)与化学法相结合考察了温度和气氛对热解过程中硫变迁行为的影响。结果表明,对于ZY煤而言,黄铁矿和不稳定有机硫除在氮气气氛下500 ℃时热解不能全部分解外,在其他条件下热解时都可以分解。1%氧气对ZY煤中稳定的有机硫的分解有很强的促进作用,不仅可以脱除稳定的有机硫,还可以使更稳定的有机硫断裂生成次稳定的有机硫,在随后的AP-TPR-MS实验过程中,这部分硫在较低的温度下逸出。合成气和1%氧气在700 ℃时与氢气有着相同的脱硫效果。