低阶煤热解半焦制水焦浆研究

发布时间：2020-07-04 19:41

【摘要】：随着我国经济的持续稳健发展,能源需求的增加,烟煤、无烟煤等优质高阶煤消耗量日益增加,优质高阶煤产量逐年减少,供应日趋紧张。在此情况下,为保证我国的能源安全,褐煤、长焰煤等低阶煤的高效洁净利用越来越受到重视。低价煤热解的块状半焦主要用做气化原料生产甲醇、化肥、天燃气等,而粉状半焦销售困难,但是低阶煤热解半焦有良好的反应活性,可以用半焦制备水焦浆作为气化原料生产甲醇、化肥、天然气等,实现半焦的高效洁净利用。本文对内蒙褐煤和陕西长焰煤进行温和热解实验,探讨了低阶煤热解半焦的成浆性能及其影响因素,合成了以造纸废液为主要原料的水焦浆添加剂(DCS-M),并对其分散机理进行了探究,主要研究结论如下:模拟工业生产中煤炭热解外热式直立炭化炉,组装煤炭低温热解实验装置对低阶煤进行热解。实验结果表明:随着热解温度的升高,焦油产率先增大后减小,半焦的产率明显降低,陕西长焰煤和内蒙褐煤所得半焦固定碳的含量增加,半焦挥发分的含量逐渐降低,半焦灰分含量增加。半焦中C的含量逐渐增加,H元素含量降低,S元素含量基本不变,N元素的含量先增加后减少。利用煤的成浆实验法研究低阶煤热解半焦的成浆性能及其影响因素,并用Origin软件建立低阶煤热解半焦成浆性能数学模型。结果表明:热解条件对不同煤种热解半焦的成浆性能的影响存在差异。半焦的空气干燥基水分Mad,sc与其成浆性能呈明显的负相关关系,是影响半焦成浆性能的关键因素;半焦挥发分、C/H与其成浆性能总体上呈负相关关系,是影响半焦成浆性能的次要因素。低阶煤热解半焦成浆性能的数学模型为:φ=72.37-0.067[Vad]-1.22[Mad]-0.0064[C/H],其复相关系数R=0.9057。通过云南褐煤、甘肃长焰煤、新疆褐煤热解半焦成浆性能试验,验证了上述低阶煤热解半焦成浆性能数学模型的正确性。采用正交实验确定了合成添加剂DCS-M的工艺条件。通过成浆实验确定了添加剂的最适添加量为0.4%。同时,将陕西半焦最大成浆浓度从65.3%提高到66.3%,内蒙半焦最大成浆浓度从63.4%提高到64.5%。DCS-M的成浆性能远远优于DCS、NSF和NDF。由焦粉对添加剂DCS-M的吸附实验和添加剂的红外谱图分析发现:DCS-M具有好的分散性能是因为它与陕西半焦、内蒙半焦具有相似的结构官能团。主要与其分子中的疏水性的官能团=CH-、亚甲基-CH2-和芳环以及亲水性的官能团酚羟基、磺酸根有关。
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ530.2

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本文编号：2741505