新疆和丰煤热解及其热解焦油的催化裂解性能研究

发布时间：2020-11-15 21:20

　　 煤热解制备高品质焦油和热解气是煤炭高效分级利用的核心技术之一。本研究针对因热解焦油中重质组分含量高而阻碍煤热解技术工业应用的的难题,以提高煤焦油的轻质化程度为目标,研究了和丰煤在固定床反应管内的热解特性及催化热解,并在两个固定床反应管串联的反应器内考察煤热解-焦油裂解的耦合过程对焦油品质的影响。研究成果有:(1)和丰煤的热解性能。N2气氛下,热解温度由500℃升至750℃,半焦产率下降,气体产率增加,焦油产率先增加后减少,于600℃达到最大值15.0wt.%,焦油中轻质焦油分率由61.0%降低到55.7%。在600℃,研究不同气氛对煤热解的影响的过程中发现,与N2气氛相比,N2+H2和N2+CH4气氛均能提高水的产率;模拟热解气气氛(SPG)对焦油产率影响较小,其轻质焦油分率稍有提高,故轻质焦油产率增加。(2)和丰煤的催化热解性能。600℃,SPG气氛下,考察HZSM-5(38)负载Ni、Mo、Co和W对煤热解性能的影响,结果表明,与无催化剂相比,HZSM-5(38)分别负载四种单金属时,焦油产率不同程度降低,轻质焦油分率提高,其中Ni基催化剂下轻质焦油分率最高,达79.4%,但焦油产率最低,为11.0 wt.%。Mo基催化剂下的焦油产率较大,为13.8 wt.%,轻质焦油分率最低,为67.8%。HZSM-5(38)负载双金属的催化热解表明:Mo/HZSM-5负载金属Ni后,较Mo/HZSM-5(38)催化剂的酸性增强,导致轻质焦油分率增大为77.9%,焦油产率稍有下降,为13.5 wt.%,最终轻质焦油的产率达到10.3 wt.%,比无催化剂下的轻质焦油产率提高了10.8%。(3)煤热解耦合-焦油催化裂解。考察了载体对焦油催化裂解性能的影响。结果表明,USY为载体时,所得焦油中轻质焦油分率最高,为71.9%,对催化剂结构的表征发现载体的比表面积与酸性共同影响了催化剂对焦油的裂解性能。
【学位单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TQ530.2;TQ522.6
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 文献综述
    1.1 我国煤炭资源特点及利用现状
    1.2 煤热解
        1.2.1 煤热解过程及机理
        1.2.2 煤热解行为的影响因素
    1.3 提高煤热解焦油产率和品质的方法
        1.3.1 催化加氢热解
        1.3.2 焦油裂解
    1.4 本论文研究内容
        1.4.1 研究思路
        1.4.2 研究内容
2 实验部分
    2.1 煤样分析
        2.1.1 工业分析和元素分析
        2.1.2 热重
    2.2 实验试剂、气体及设备
    2.3 实验装置与实验方法
    2.4 催化剂的制备与表征
        2.4.1 制备
        2.4.2 表征
    2.5 产物计算及分析
        2.5.1 热解焦油和水分
        2.5.2 热解气体产物
        2.5.3 半焦
3 和丰煤的热解行为研究
    3.1 温度对热解产物产率的影响
    3.2 气氛对热解产物产率的影响
        3.2.1 氮气中引入一种气体组分
        3.2.2 氮气中引入多种气体组分
    3.3 焦油馏程分析
        3.3.1 温度影响
        3.3.2 气氛影响
    3.4 半焦分析
    3.5 本章小结
4 和丰煤催化热解性能的研究
    4.1 催化剂表征
        4.1.1 XRD
        4.1.2 NH3-TPD
    4.2 催化剂对和丰煤热解的影响
        4.2.1 HZSM-5 负载单金属
        4.2.2 HZSM-5 负载双金属
    4.3 催化剂的放置位置对热解的影响
    4.4 本章小结
5 热解焦油催化裂解的研究
    5.1 催化剂表征
        5.1.1 XRD测试
        5.1.2 NH3-TPD测试
        5.1.3 BET测试
    5.2 温度对焦油裂解的影响
        5.2.1 产物分布
        5.2.2 焦油模拟蒸馏分析
    5.3 不同载体Ni基催化剂对焦油裂解的影响
        5.3.1 产物分布
        5.3.2 焦油模拟蒸馏分析
    5.4 本章小结
6 结论
参考文献
在研究生期间发表的论文
致谢

【参考文献】

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1 熊源泉,刘前鑫,章名耀;加压条件下煤热解反应动力学的试验研究[J];动力工程;1999年03期

本文编号：2885216