低阶煤催化解聚过程模拟研究

发布时间：2021-02-10 01:42

　　在我国煤炭资源分布中,褐煤、次烟煤等低阶煤占比达40%以上,由于低阶煤含氧量高、内在水分高、发热量低,直接燃烧利用并无优势。因此,基于低阶煤是由大量芳香结构单元通过桥键相连的化学结构特点,在适当温度下对其加热解聚,促进桥键断裂,获取附加值较高的油、气产物,提高固体半焦的含碳量,是实现低阶煤清洁高效梯级利用的一条重要途径。相比煤直接加热解聚的热解,在低阶煤热解过程中加入催化剂有助于促进煤中较高能量桥键断裂,调控氢自由基稳定,提高热解转化率,改变热解产物分布。低阶煤催化解聚过程通过创新催化剂及其加入方式,使催化剂直接参与煤大分子中的断键、交联等反应,可在低催化剂用量（0.1 wt%）下,有效提高热解反应效率。由于低阶煤催化解聚过程中涉及大量复杂反应,不同催化剂、不同煤种交互作用机理差异加剧了过程的复杂性,因此为了深入理解催化解聚过程特点,以及后续催化解聚过程的工业放大,需要建立低阶煤催化解聚过程的宏观动力学模型,定量描述过程变化趋势、特点,对过程做定量分析与预测。本文首先使用化学渗透脱挥发分（CPD）模型结合陕西长焰煤的催化解聚实验,对低阶煤热解和使用FeCl₃、Zn... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 我国煤炭资源的特点
        1.1.2 低阶煤利用研究现状
    1.2 低阶煤热解研究进展
        1.2.1 煤热解
        1.2.2 煤热解机理及动力学模型的研究
    1.3 低阶煤催化热解
        1.3.1 煤催化热解研究进展
        1.3.2 热解催化剂的分类
    1.4 本文研究意义与内容
        1.4.1 研究意义
        1.4.2 研究内容
第二章 低阶煤催化解聚宏观动力学模型的建立
    2.1 CPD模型构建
        2.1.1 CPD模型机理
        2.1.2 渗透统计理论
        2.1.3 拉乌尔定律
        2.1.4 交联子模型
    2.2 低阶煤结构参数分析
    2.3 催化解聚反应动力学参数
    2.4 催化解聚实验
        2.4.1 实验煤样物性分析
        2.4.2 催化剂的添加
        2.4.3 实验装置与热解程序
第三章 低阶煤催化解聚过程分析讨论
    3.1 低阶煤催化解聚实验结果
    3.2 CPD模型计算与实验结果对比
    3.3 原煤热解与催化解聚过程对比分析
    3.4 煤结构参数变化对催化解聚产物产率影响
    3.5 动力学参数变化对焦油释放量影响
    3.6 本章小结
第四章 低阶煤催化解聚轻质气体产物分布模型的建立
    4.1 引言
    4.2 CPD-FG模型的建立
        4.2.1 CPD-FG模型反应机理
        4.2.2 轻质气体前躯体官能团相对含量的确定
        4.2.3 催化解聚轻质气体反应动力学参数
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 原煤热解模拟与实验结果对比
        4.3.2 低阶煤催化解聚模拟与实验结果对比
        4.3.3 原煤热解与催化解聚生成轻质气体组分对比分析
        4.3.4 加热速率、压力对低阶煤催化解聚的影响
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的论文



本文编号：3026579