热场温度与填料介质对淖毛湖煤挥发分反应的影响

发布时间：2020-04-16 23:23

【摘要】：煤快速热解过程中存在的管路堵塞问题一直未能解决,使得众多大型工艺难以实现工业化,管路堵塞被认为是挥发分的再反应行为、粉尘夹带以及重质焦油冷凝堆积等众多因素造成的。因此改善焦油品质,减小重质组分缩聚是改善管路堵塞问题的有效方法,对维持工艺的长期稳定运行和减轻焦油的后处理再加工具有重要意义。煤热解过程中挥发分之间的反应受热场温度、升温速率、停留时间、空间位阻、传质媒介等的影响,其在一定程度上导致焦油品质发生改变。故本文选取一种富油长焰煤,利用热解气化耦合一体化反应装置,分别在单独热解和热解气化耦合实验条件下,考察气体混合段热场温度(400 650 ~oC)、填料介质(活性炭、γ-Al_2O_3和石英珠)和气化煤气对挥发分反应的影响,为改善焦油品质,降低积碳量,定向调控挥发分反应提供理论支持。具体研究结论如下:(1)淖毛湖长焰煤热解挥发分流经反应器的气体混合段(C区)时,热场温度对热解产物的产率和品质有显著影响。随C区温度升高,焦油中轻质组分(HS)含量未检测到显著变化,焦油中沥青烯(A)更容易缩聚形成重质组分,如前沥青烯和积碳,导致焦油流动性变差,使管壁积碳量(coke-D)增加。C区温度在400 450 ~oC时,温度变化对挥发分反应无显著的影响。当温度升高至500 ~oC时,焦油产率明显下降,热解水产量(以1公斤干基煤为基准)达到最高,这是由于热解挥发分中羟基的分解。温度达到600 650 ~oC时,焦油中前沥青烯(PA)产量增高,焦油品质变差。(2)当原位半焦产生的气化煤气参与到C区的挥发分反应中,在热解条件不变的情况下,焦油产率较单独热解增加了1 5%,当C区温度为500 550 ~oC时焦油产率的增加量最大。气化煤气对热解焦油品质的影响不同。C区温度高于500 ~oC时,气化煤气的引入可促进焦油中的HS增加,抑制PA缩聚形成积碳。低于500 ~oC时,积碳和PA产量降低。含水蒸气的气化煤气促进焦油中O、N、S杂原子化合物的脱除。此外,C区温度较高时,气化煤气可促进焦油中芳烃化合物的缩聚,而在较低温度时可促进苯类化合物、脂肪烃和酚类化合物的生成。(3)气体混合区添加填料介质能延长挥发分的停留时间,增强挥发分反应,最终改变焦油的品质和积碳的生成量。活性炭作为填料介质时,因其孔道结构以微孔和介孔为主,会阻碍焦油中A等较大分子的通过,促进焦油中沥青烯的歧化反应,形成更多轻质化合物和前沥青烯,焦油中酚类化合物含量增加。由于γ-Al_2O_3结构以介孔为主,其作为填料介质时,会阻碍挥发分中的PA前驱体等大分子化合物的通过,促使其分解成A,且含量高达89%以上,焦油HS等小分子化合物会发生缩聚使含量降低。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ530.2

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