新疆煤（催化）热解特性研究

发布时间：2020-04-04 23:38

【摘要】：我国的能源结构中,石油与天然气资源缺乏,煤炭资源相对丰富。其中80%以上的煤炭通过直接燃烧处理了,这样会造成煤的利用低和高污染,其中低变质煤包括低变质烟煤和褐煤,约占全国煤炭储量的50%,该煤种煤质优良,富含挥发分,具有低灰、低硫、高活性的特点,是中低温热解的理想煤种。本文主要针对低变质煤——新疆煤的中低温热解体系,开发煤热解催化剂,有效调控热解产物的组成与分布。利用热重-红外联用仪及自建的粉-粒流化床快速热解装置对新疆煤进行热解及催化热解特性研究以及对产物特性进行了分析。MCM-41分子筛通过水热合成法进行制备,改性催化剂用等体积浸渍法制备,对催化剂通过XRD、FTIR、SEM、EDS、NH3-TPD、BET等手段进行表征。利用热重-红外联用仪(TG-FTIR)主要研究了不同气氛、不同分子筛、不同改性催化剂对新疆煤的热解特性研究,并进行动力学分析。实验结果表明,不同气氛下,在5%H2/N2气氛下热解使产物中C02、CH4、轻质芳烃化合物逸出量增加,氢气的加入有利于煤热解过程；分子筛13X和MCM-41对新疆煤的热解可以看出,13X对失重率有一定的提高,而MCM-41对失重率有一定的减少,两种分子筛催化剂均对热解产物的改善有一定的作用；改性催化剂对热解的影响中,负载过渡金属Mo时,3.5%Mo/13X和3.5%Mo/MCM-41催化剂对热解效果较理想；而负载双金属Co-Mo时3.5%Co-15%Mo/13X和3.5%Co-15%Mo/MCM-41催化剂相比负载单金属Mo时效果好,对热解产物的组成与分布有促进作用；利用Coats-Redfern法进行动力学分析,可以发现,在加氢气氛、添加分子筛催化剂和改性催化剂下可以有效地降低新疆煤活泼热解段400-500℃的活化能,有利于煤的热解过程,其中3.5%Co-15%Mo/13X与3.5%Co-15%Mo/MCM-41催化剂对活化能的降低作用较好。粉-粒流化床快速热解实验对新疆煤进行热解及催化热解特性研究,在不同气氛、不同气体流速、不同热解终温以及改性催化剂为流化介质的条件下对新疆煤热解产物的分布与成分进行分析归纳。粉-粒流化床快速热解实验研究不同热解气氛、不同气体流速、不同热解温度及改性催化剂为流化介质的条件下对新疆煤热解产物的组成与分布影响。实验结果表明,不同气氛下,加氢热解时焦油的收率略有提高,使BTX中苯的含量增加了56%；不同气体流速下,当气速为0.28 m/s时热解焦油收率达最大值；不同热解温度中,焦油收率先增大后减少,650℃时达最大值为8.03%,BTX收率随着温度的升高而增加；催化热解实验中,3.5%Co-15%Mo/13X和3.5%Co-15%Mo/MCM-41催化剂为流化介质时,对比650℃新疆煤加氢热解,焦油收率分别增加了13.8%和16.2%,BTX收率分别增加了65.5%和83.5%,利用GC-MS对催化热解焦油组成进行分析可知,对轻质芳烃和稠环芳烃的生成有一定的促进作用,可见改性催化剂对焦油的轻质化有促进作用。
【图文】：

一次能源消费

图１－１邋２０１４年中国一次能源消费占化逡逑

工艺图,煤热解,工艺,直立炉

２邋一邋４邋Ｐ邋甲逡逑。／）—＞１邋Ｉ，＿＿了邋逦？Ｃｈａｒ逡逑图１－６日本煤快速热解工芝流程逡逑Ｆｉｇ．邋１－６邋Ｓｋｅｔｃｈ邋ｏｆ邋ｆｌｏｗｃｈａｉ＇ｔ邋ｏｆ邋Ｊａｐａｎｅｓ邋ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ逡逑我国中低温干溜典型技术是由大连理工大学开发的固体热载体新法干馈技术口Ｗ，如逡逑图１－７，Ｗ干煤和热半焦混合发生热解反应。我国中低盈干溜技术主要用直立炉干溜工逡逑艺，其中内热式干饱炉应用普遍。在陕北与鄂尔多斯地区广泛采用的是内热式直立炉干逡逑溜工艺。该干溜工艺只适合于块煤，而对占总量７０％的粉煤不能使用。逡逑Ｆｌｕ巧挣屯丐￣１逦逦逡逑斗ｆp间邋逦逡逑逦－ｔ－ｃｎｎ逡逑申一邋ｊ逦ｉＴ－巧，Ｍ邋１５逡逑＞２、妙ｊ邋ｇ}插义希殄澹椋總Ｉ？广Ａｗ逡逑＾逦Ａｓｈ逦Ｔａｒ逡逑图１－７新法干馆工艺流程逡逑Ｆｉｇ，，邋１－７邋Ｎｅｗ邋曲ｅ化ｏｄ邋ｏｆ邋ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ邋ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ逡逑５逡逑
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ530.2

【参考文献】