煤与桦甸油页岩共热解特性研究

发布时间：2020-08-22 05:41

【摘要】：本文以先锋和小龙潭褐煤、不连沟次烟煤、神木烟煤、桦甸油页岩为研究对象,利用热重分析仪、葛金固定床反应器、两层固定床反应器对煤及油页岩的单独热解、煤与油页岩的共热解特性进行研究;首先采用热重分析仪考察煤和油页岩的热解失重行为和适宜的共热解温度区间,在此基础上,借助于模拟蒸馏气相色谱仪、GC-MS研究热解固定床共热解产物分布及产物特性,并设计两层实验揭示出煤和油页岩共热解的协同效应及其相互作用机理。结果表明:(1)在热重分析仪实验中,通过单种试样的热重分析确定各试样挥发分的析出温度区间,实验结果表明四种煤样挥发分析出温度区间均和桦甸油页岩存在不同程度的重合,表明了四种煤样均有可能与桦甸油页岩于共热解实验中存在协同效应;两种褐煤与神木烟煤分别与桦甸油页岩的混合热重分析结果表明存在协同效应,不连沟次烟煤与桦甸油页岩的混合共热解协同效应对挥发分的产出为抑制效果。在热重分析仪上的实验初步确定了协同效应在何种煤样上会发生且是否会促进挥发分更多的产出。(2)固定床混合共热解实验中,实验发现两种褐煤与桦甸油页岩的混合共热解协同效应表现出 增水降氧‖的作用,各混合比例下共热解实验水收率增加而油收率降低;而神木烟煤与桦甸油页岩的混合共热解实验在各混合比例下均表现为 增油减水‖的协同效应,油收率增加,水收率和半焦收率均降低,这说明神木烟煤与桦甸油页岩的共热解在提高油收率方面表现出良好的协同效应。(3)在两层固定床中选用神木烟煤与桦甸油页岩进行共热解分析,并采取均匀混合和分层共热解形式研究了温度对共热解特性的影响以及初步探索两者共热解协同效应产生的机理。在600℃时所获得的焦油收率在三个温度点各形式共热解实验中为最高,且混合热解和分层热解的油收率都高于计算值,表明神木煤和桦甸油页岩混合共热解间的协同作用主要来源于热解油气间的相互作用,协同效应提高了热解油收率;各个热解温度下,分层热解的油收率都显著高于混合热解的结果,这是页岩灰充分发挥催化裂解作用的结果;上层油页岩热解时,所产生的富氢组分的油气更有利于下层煤热解油气的释放及向产物油转化的趋势;而上层煤热解时,所产生的挥发分经过下层油页岩热解层时,除挥发分之间的反应之外,共热解油气组分会与油页岩中灰分中催化物质反应,发生一定程度的裂解,导致热解油收率降低的同时提高焦油品质;在共热解过程中,油页岩气相产物扮演着稳定剂和加氢剂的角色,而固体产物中的矿物质起到催化加氢裂解的作用,以达到提高焦油产率,改善油品品质的目的。
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ530.2
【图文】：

煤与桦甸油页岩的共热解特性研究埚为氧化铝材质，其规格为 Φ5×4，即底面直径为 5 mm，高为 4 mm，热重分坩埚实物图如图 2-1 所示。表 2-2 主要实验仪器与设备Table 2-2 The main experiment apparatus and equipment设备名称 型号 仪器出品国或厂家高速万能破碎机 FW100 天津泰斯特仪器有限公司电热恒温鼓风干燥箱 DGG-9140A 上海森信实验仪器有限公司箱式电阻炉（马弗炉） SX-G30103 天津中环实验电炉有限公司电子天平 AL204 梅特勒-托利多仪器有限公司元素分析仪 Vario MACRO cube 德国热重分析仪 TG-DTG 6300 日本精工

图 4-1 热解实验装置实物图Fig. 4-1 The diagram of pyrolysis apparatus应管 2. 电炉 3. 冷凝管 4. 接收瓶 5-7. 丙酮洗气瓶 8. 碳酸氢9. 湿式流量计 10. 硅胶干燥瓶1. Pyrolysis tube, 2.Furnace, 3. Condenser, 4. Receiving bottle,物料层物料层石棉隔层筛板

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本文编号：2800332