中低阶煤与煤焦油及石油渣油的共热解行为研究

发布时间：2020-08-07 02:53

【摘要】：在固定床热解反应器上进行煤热解试验,考察煤种、温度、停留时间、气氛、升温速率及溶剂预处理对煤热解行为的影响,并通过柱层析和气相色谱分别对焦油族组分和热解气组成进行分析。结果表明,由于煤结构和性质的差异,不同煤种热解产物产率分布及组成差别很大;热解终温为600℃时,焦油产率最高,且在此温度下停留15min后,析出物产率基本不再增加;CO2气氛下热解析出物产率小于N2气氛下,说明CO2对煤热解反应有一定的抑制作用;随着升温速率的增加,总失重率基本不变,但最大失重速率对应的温度会向高温方向移动;四氢萘和甲基萘油溶胀预处理过程可改变煤中某些弱键结构,使热解析出物产率增大,且四氢萘的预处理效果优于甲基萘油。淮南煤与其低温煤焦油或煤焦油蒸馏残渣共热解研究表明,煤焦油或其蒸馏残渣与淮南煤质量比小于5:100时焦油产率的实验值大于理论计算值,存在协同作用,且在1:100时最大,焦油产率分别相对提高7.66%和7.39%。当添加比例达到10:100时,由于缩聚反应加剧,对焦油的生成存在抑制作用。通过TG、EPR及光学显微镜分析佐证了上述协同作用和抑制作用的存在。对共热解焦油进行正己烷可溶物含量测定、GC/MS、1H-NMR分析发现共热解焦油的品质得到改善,甲苯、二甲苯、三甲苯、苯酚、甲酚、二甲酚等产物产率提高。同时通过对热解气的GC分析,表明提高焦油产率品质的本质原因在于煤中添加煤焦油共热解时,可增大挥发物析出阻力,促使更多的H·和CH3·自由基与煤裂解碎片结合形成更多中等分子的焦油产物,同时热解气中C1-C4气态烃比例增加,CO、CO2比例下降,热解气高位发热值升高。淮南煤、准格尔煤、大柳塔煤与渣油共热解时,焦油产率提高,也存在协同作用;但由于煤结构的差异性,协同作用不同;且热解焦油中正己烷可溶物和脂肪族比例大幅提高,焦油品质得到改善。随着渣油添加比例的增加,热解气中CO、CO2比例降低,∑C1-C4比例增加;∑C1-C4中CH4比例降低,C2、C3、C4烷烃比例升高,且Cn/∑C1-C4与渣油/煤的比例有很好的线性关系。结果表明,渣油在热解过程中有供氢作用,协同作用机理与煤焦油共热解一致。
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ530.2;TE621
【图文】：

热解实验,焦油,中水

２．３．２焦油中水分含量测定逡逑焦油中水分含量测定按照国标ＧＢ／Ｔ邋２２８８－２００８焦化产品中水分测定方法进行，水分测逡逑定装置示意图如图２．２所示。操作步骤：①用约５0ｍｌ甲苯将焦油收集装置内的液体产物洗逡逑出，将溶液倒入圆底烧瓶，为防止爆沸，加入少许沸石；②连接好水分测定管、冷凝管，逡逑用少许脱脂棉塞住冷凝管上方管口，以防止空气中水分进入；③打开冷却水，电加热套开逡逑关，调节功率，待水分不再增加时，增大加热功率并保持５ｍｉｎ后停止，记录水的体积Ｖ；逡逑④若水层浑浊，将其放在热水中一段时间，澄清后记录体积Ｖ。液体产物中水分质量即为逡逑Ｆ＊邋Ｐ邋（邋Ｐ为室温常压下水的笛度）。逡逑Ａ邋３逡逑图２．２焦油中水分测定装置逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ａｐｐａｒａｔｕｓ邋ｏｆ邋ｍｏｉｓｔｕｒｅ邋ａｎａｌｙｚｅｒ逡逑１－冷却管；２－水分测定管；３－蒸馏瓶逡逑

焦油,测定装置,中水

逦逦９／逦！0／逡逑图２．１热解实验装置示意图逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ邋ａｐｐａｒａｔｕｓ逡逑１－载气钢瓶；２－减压阀；３－质量流量计；４－温度控制器：５－管式电阻炉；６－热电偶；逡逑７－煤样；８－冰水混合物；９－冷阱；１０－电子制冷控制器；１１－集气袋逡逑２．３．２焦油中水分含量测定逡逑焦油中水分含量测定按照国标ＧＢ／Ｔ邋２２８８－２００８焦化产品中水分测定方法进行，水分测逡逑定装置示意图如图２．２所示。操作步骤：①用约５0ｍｌ甲苯将焦油收集装置内的液体产物洗逡逑出，将溶液倒入圆底烧瓶，为防止爆沸，加入少许沸石；②连接好水分测定管、冷凝管，逡逑用少许脱脂棉塞住冷凝管上方管口，以防止空气中水分进入；③打开冷却水，电加热套开逡逑关，调节功率，待水分不再增加时，增大加热功率并保持５ｍｉｎ后停止，记录水的体积Ｖ；逡逑④若水层浑浊，将其放在热水中一段时间，澄清后记录体积Ｖ。液体产物中水分质量即为逡逑Ｆ＊邋Ｐ邋（邋Ｐ为室温常压下水的笛度）。逡逑Ａ邋３逡逑图２．２焦油中水分测定装置逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ａｐｐａｒａｔｕｓ邋ｏｆ邋ｍｏｉｓｔｕｒｅ邋ａｎａｌｙｚｅｒ逡逑１－冷却管；２－水分测定管；３－蒸馏瓶逡逑

示意图,热重分析仪,示意图,高温热台

实验提供可靠的数据。逡逑２．６热重实验逡逑热重实验在法国ＳＥＴＡＲＡＭ公司生产的ＴＧ－ＤＴＡ／ＤＳＣ热天平上进行，示意图如图２．３逡逑所示。在瓷琳祸（３ｍｍ高，内径５ｍｍ）内称取样品５±０．１ｍｇ煤样，以１０°Ｃ／ｍｉｎ的升温速度从逡逑室温升至９００°Ｃ，载气为高纯Ｎ２，流量为６０ｍＬ／ｍｉｎ。得到热重曲线（ＴＧ）、微分热重曲线（ＤＴＧ）逡逑以及分析动力学的各项参数。逡逑Ｉ邋＇ｆ邋ｆ逡逑ｉｆｌ邋ｓｒ邋ＥＨ逡逑ｉ逦」逦—逡逑图２．３高温热重分析仪示意图逡逑Ｆｉｇ．邋２．３邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ＴＧ邋ａｎａｌｙｓｉｓ逡逑１－高压气瓶；２－针形阀；３－质量流量计；４－三通阀；５－气体入口；邋６－气体出口；逡逑７－炉膛；８－平衡系统；９－计算机控制系统逡逑２．７高温热台实验逡逑高温热台显微镜观察实验仪器见图２．４，将约２０ｍｇ样品压片后装入Ｏ８ｍｍＸ２．０ｍｍ瓷逡逑干锅内，置于热台内。热台按室温—４５０°Ｃ（４０°Ｃ／ｍｉｎ）—６００°Ｃ（５°Ｃ／ｍｉｎ）邋—８００°Ｃ（ＨＴＣ／ｍｉｎ）逡逑升温程序加热，通过显微镜观察并记录图片及对应的温度。逡逑

【参考文献】