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。     

煤在流化床中的热解Ⅱ.稀相段温度和停留时间对气体产物组成的影响

采用小型流化床热解装置对神木煤流化床浓相段热解产物在稀相段的二次反应进行了研究。流化床浓相段温度为６００℃，稀相段温度为５８０～１０００℃。气体在稀相段的停留时间为０．０７～１２ｓ。实验得到了稀相段温度及停留时间对气相产物组成的影响规律，并对稀相段气相产物生成反应进行了动力学关联，得到了相应的动力学参数。     

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。     

煤的热解动力学研究

热解是煤燃烧、气化和液化等热加工工艺中的基本过程之一,也是成煤过程中的基本环节。因此,研究煤的热解不仅为煤的热加工过程提供科学依据,也能为加深煤化学研究提供重要信息。溶剂抽提既是研究煤化学的重要方法,也是提取某些重要化工原料和燃料油的的重要加工过程,同时还可为抽余煤的合理利用提供必要的基础数据。     

煤在流化床中的热解Ⅰ.浓相温度对煤脱挥发分行为的影响

利用一个内径４８ｍｍ，具有锥形分布板的流化床对神木煤（４５～８０目）的热解行为进行了研究。流化床稀浓两段温度可以分别控制。浓相段温度４００～９００℃，稀相段温度控制在５８０℃，得到了浓相段温度与热解产物产率的关系。结果表明，提高浓相段温度有利于Ｈ２，ＣＯ，ＣＨ４及Ｃ２Ｈ４产率的提高，浓相段温度在６００～６５０℃左右液相产品产率达到最大值。通过与以往的研究者所得结果的比较，表明在稀相段温度较高的情况下，即使挥发分停留时间很短，也会有相当程度的二次反应发生。而本文的结果是在最大限度地减小了稀相段气相二次反应的情况下得到的，更准确地反映了流化床浓相温度对热解的影响。     

生物质在微型流化床中热解动力学与机理

利用微型流化床反应分析仪(MFBRA)研究了生物质在氩气氛中的热解反应,通过在线反应物供给和生成气组成变化监测,实现了设定温度下生物质热解反应速率的测试、动力学参数的求算和反应机理的分析。应用该仪器测定的生物质在800℃的热解时间为10s,明显小于传统文献报道值。测试的气体释放顺序与反应动力学参数初步证实了生成的不同气体间存在耦合反应,且各气体生成难易程度存在差异。测试的反应级数为1.62,以整体挥发分为基准的活化能与指前因子分别是11.77kJ/mol和1.45s-1,明显小于常规热重方法的测试值。     

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。     

长广煤木栓质体的热解特征及热解产物各组分生成动力学

用等温热解气相色谱（Ｐｙ－ＧＣ）法以及热解气相色谱质谱（Ｐｙ－ＧＣ－ＭＳ）联用技术，结合元素分析，探讨了我国浙江省长广煤木栓质体的热解特征。用等温一级反应动力学模型首次求取了长广木铨体热解产物中正构烷烃、正构烯烃、苯、甲苯、酚等各组分生成动力学参数，并探讨了这些动力学参数与木栓质体生烃序列的关系。     

循环流化床煤燃烧/热解双反应器压力分布的实验研究

实验测量了一种新型的循环流化床煤燃烧/热解冷模反应器中提升管及立管内的压力分布，其中提升管的内径为100 mm、高为6 m;立管内径为44 mm、高为3 m，热解室的截面为200 mm×200 mm、高为770 mm。分别考察了提升管内的表观气速Ur、循环量Gs、加到热解室内的松动气量Qa以及初始装料量G等对系统压力分布的影响。结果表明，在立管底部阀门开度不变的情况下随着Ur的增加，提升管及立管内的压力梯度都趋于减小；在提升管内表观气速一定的情况下随着循环量Gs的增加，提升管及立管内的压力分布也随之增大；加到热解室内的松动气对立管内的压力分布影响较大，而对提升管内的压力分布影响相对较小；在立管底部阀门开度及Ur一定的情况下，随着初始装料量的增加提升管及立管内的压力分布也趋于增大。     

煤加氢热解研究：Ⅰ.宁夏灵武煤加氢热解的研究

本文在１００克固定床反应器中对宁夏灵武不粘结煤的加氢热解进行了研究，反应温度７７３～１０７０Ｋ，压力０．２～４ＭＰａ，反应产物的收率与组成和惰性气氛下的热解进行了比较。研究结果指出：在氢气气氛下热解转化率和焦油收率大大提高，表明了在氢压下煤热解初期生成的自由基与氢反应，抑制了自由基间的相互结合，而生成较多的低分子化合物。与惰性气氛下热解相比，温度 ８７３Ｋ和压力为３ＭＰａ下的加氢热解焦油收率提高２     

黄县块状褐煤热解过程的研究

本文利用单一煤块热解反应装置,在升温速率为2℃/min下,对黄县块状褐煤(粒径20—60mm)进行了热解实验,测得了热解失重和煤块内外温差数据。考察了粒径对热解过程的影响,成功地建立了包括传热因素在内的热解动力学模型。结果发现,热解失重活化能约为110kJ/mol,煤块最大内外温差出现在干燥段,对于粒径为60mm的煤块,最大内外温差约为100℃。     

煤的多段加氢热解过程及机理分析

通过对不同停留方式加氢热解过程产物的详细分析，探讨了煤多段加氢热解过程的机理。结果表明，不同停留方式对热解产物的分布及性质有重要的影响，并使氢气的有效利用率相差很大。停留温度应选在煤热解产生自由基最多的温度范围（350－500℃）；于350℃停留段在挥发组分大量逸出的过程中产生丰富的孔隙，有利于后续加氢反应的进行；低温下的停留过程使气相中的氢优先与煤中的含氧官能团结合而生成酚类，从而避免了在更高温度下生成水；加氢热解半焦中化学官能团的断裂主要与热解温度有关，停留过程只是通过稳定热解产生的自由基和较重热解产物的进一步加氢而改变产物的分布和组成。     

煤多段加氢热解过程的脱硫脱氮效应研究

对红庙高硫煤在不同升温速率下多段加氢热解过程所得半焦的元素组成进行了详细的分析,并与传统加氢热解过程的结果进行了比较。结果表明：与传统加氢热解过程相比,多段加氢热解过程脱硫率明显增加,被脱除的硫以易于回收利用的H2S形式逸出;与硫的变化相似,多段加氢热解过程使得煤中氮也更多地转移到易处理的气相中,从而获得更为洁净的半焦;就多段脱硫、脱氮而言,快速升温过程优于慢速升温。     

废轮胎流化床热解形变过程研究

利用压汞仪和扫描电镜（SEM）对废轮胎在鼓泡流化床热解反应器中热解的形变学进行了研究。结果表明：400℃时热解半焦有局部的熔融现象；随温度的升高由于热解半焦的刚性变弱使孔总表面积和孔隙度降低；在不同温度下热解半焦的孔径分布相似，主要集中在20nm-200nm和1μm-10μm，随热解温度的升高20nm-200nm的中孔所占比例提高；热解温度的升高导致废轮胎热解半焦的弯曲度变大、孔结构变的更加复杂。     

两种褐煤快速热解的非等温动力学

用电加热金属丝网装置在氮气气氛下对我国两种褐煤进行了快速热解,从实验结果计算了基于单一反应模型和多重反应模型的非等温动力学参数。结果表明,模型参数均与煤种和加热条件有关.多重反应模型参数较好地符合其物理含义。两种模型均能成功地预测热解过程。     

铁岭煤中重金属元素的赋存形态及其在热解过程中的挥发行为研究

采用密度分离、脱灰处理和逐级化学提取等间接方法,考察了铁岭煤中Pb, Cr, Co, Ni, V五个重金属元素的宏观结合形态,并在Φ25mm小型石英流化床反应装置上考察了上述五个重金属元素在热解过程中的挥发行为。研究发现,铁岭煤中Pb, Cr, Co, Ni, V均主要与非黄铁矿类矿物质相伴生, 且高达40%～60%赋存在硅酸盐类矿物质中。Pb的碳酸盐结合态和有机束缚的离子可交换态600℃前即可分解转化,而其硫化物和硫酸盐结合态在较高的热解温度下才能分解挥发；Co、Ni的硫化物和硫酸盐结合态在高温下可部分转换为有机结合的离子可交换态；而Cr、V的硫化物和硫酸盐结合态在高温下部分转化生成了新的热稳定相。在500℃～900℃范围内,Pb属半挥发性元素,Cr, Co, Ni, V属难挥发性元素。微量元素的挥发性极大地受其伴生环境、共存活泼元素等的影响,硅铝酸盐类矿物质对重金属元素的挥发有一定的抑制作用。     

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%。     

热解和加氢热解煤焦油的组成和煤结构的关系

用色谱质谱联用技术测定了兖州烟煤和红庙褐煤在氮气下热解和加氢热解焦油的组成。在４５０℃～６５０℃的温度范围内考察了温度对热解和加氢热解苯类、酚类、萘类化合物产率的影响。结果表明兖州煤热解和加氢热解焦油中的正构烷烃以Ｃ８～Ｃ１０占优势，红庙煤中以Ｃ１７～Ｃ２０占优势。从热解产物看兖州煤和红庙煤的主体分子结构有着显著差别，兖州煤主要以稠环芳烃为主，其中的氧以氧杂环的形式掺杂在稠环结构中；红庙煤含有较多的酚羟基、酮、醚等官能团与碳骨架相连。加氢热解可以有效的脱除焦油中含氧、含硫官能团，改善焦油质量。     

生物质热解、加氢热解及其与煤共热解的热重研究

在加压热天平上用非等温热重法进行生物质（锯末、稻壳）在Ｎ２气氛下的热解和加氢热解研究。考察了升温速率（５～２５℃／ｍｉｎ）和压力（０．１～７ＭＰａ）的影响，求取了热解动力学参数，并研究了生物质与煤在常压Ｎ２气下的共热解过程。研究结果表明：生物质在４００℃左右即完成热解反应，总失重率大于７０％（Ｗ％，ｄａｆ．），热解时仅一个峰位于３００℃左右；与煤热解行为相同，随升温速率及压力的升高，转化率下降，ＤＴＧ峰移向高温，但由于热解反应在较低温度下进行，氧气的存在对生物质热解ＴＧ和ＤＴＧ的影响远小于煤热解。证明生物质热解以其内部氢对自由基的饱和及分子重排反应为主。生物质热解可用一级反应动力学处理，主要热解阶段及表现活化能分别为：锯末，２６７～３１４℃，６９．６６ｋＪ／ｍｏｌ；稻壳，２８３～３１０℃，５３．４５ｋＪ／ｍｏｌ；生物质由于与煤的热分解温度相差很大，因而在其共热解过程中无协同作用。