气化焦制备及其结构演变与反应性的内在关联
发布时间：2021-11-20 00:58
煤焦化作为山西省传统支柱产业,近年来随着钢铁需求量的下降导致焦化行业开工率低、产能过剩,山西焦化产业面临着严重的生存危机及转型发展的重大挑战。此外,山西低质炼焦煤难以清洁高效利用。基于此,山西省独立焦化产业采用低质炼焦煤利用焦炉在生产冶金焦的同时生产气化焦,气化焦用于固定床加压气化,产生的气化煤气富含“碳”,而焦炉煤气富含“氢”,以这两种煤气为原料,通过调氢补碳,可生产多种下游产品,延伸焦化产业链的发展。气化煤气也可返炉部分替代焦炉煤气供热,不仅有利于焦炉的控温,还可减少氮氧化物的排放。基于以上研究背景,本文以山西省某焦化厂生产气化焦的煤种为原料,以其配煤方案为基础,探索了实验室模拟工业制备气化焦的条件。在此基础上,考察了煤种比例对配合煤黏结性、焦性质及结构的影响,主要研究结果如下:（1）温度是影响实验室与工业焦炉所得气化焦性质差异的主要因素。通过不同条件所得气化焦与工业气化焦结构、性质的对比,确立了实验室制备气化焦的条件:堆密度1.10 g/cm3,水分含量10%,升温程序10 ℃/min至300 ℃、3 ℃/min至1150 ℃,终温停留30 min。在此条件...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
中国14大煤炭基地分布图
太原理工大学博士研究生学位论文（3）针对配合煤煤种特性对气化焦性质的影响，对配方实验设计的 45 种配煤方案进行气化焦的制备，对气化焦的质量进行评价，采用 N2吸附、SEM、XRD 等实验手段对气化焦的结构信息进行表征，探究配合煤煤种特性对气化焦性质及结构的影响，在此基础上建立煤种特性、气化焦性质及结构之间的内在关联；考虑制备气化焦煤种的拓展及影响焦反应性的因素，以配合煤性质为自变量，气化焦的反应性为因变量，建立气化焦反应性的预测模型。（4）针对不同配合煤制备所得气化焦的水蒸气气化反应特性，在实验室固定床反应器上考察不同配合煤焦的水蒸气气化反应性及产品气组成，探讨煤种比例对焦的水蒸气反应特性的影响，采用 ICP，XRD 等分析手段对焦中的矿物质进行定性定量的分析，以期得到配合煤比例变化对焦中矿物质的影响作用。基于上述研究内容，本实验的技术路线简图如图 1-4 所示。
太原理工大学博士研究生学位论文器及气体分析仪。反应器为石英管，内置多孔性烧结板用于样品的放置，反应管的温度安装有 K 型热电偶进行温度检测确保反应器中心温度与炉子温度的一致性路部分由 N2，CO2和水蒸气发生装置等组成，并用质量流量计对气体的流量进行控制。N2主要用于实验前吹扫反应器中的空气，反应中作为载气及保护气，反应为样品冷却过程的保护气，二氧化碳及水蒸气则作为参与反应的反应介质，水蒸过水泵至预热炉气化。气化焦气化反应性的测试流程如图 2-1 所示。称取一定质量的样品置于石英管器中的烧结板上，在保证装置气密性良好的前提下，按照实验所需加热程序加热，采用 N2吹扫反应器中的空气使其处于惰性环境，待炉体加热至指定温度，将石反应器置于炉体当中且放置热电偶检测反应管中心温度，待反应器中心温度达到温度且恒定的条件下，切换为指定流量的反应气体，按照设定的程序进行反应。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Fe/赤泥催化水蒸气气化煤焦的反应性与微结构特性[J]. 燕希敏,苗鹏,常国璋,郭庆杰. 化工进展. 2018(05)
[2]焦炭的微晶结构及其对反应性的影响[J]. 张琢,谢峰,郑义,程欢,汪琦. 燃料化学学报. 2018(04)
[3]粒径对不同煤阶煤焦气化反应活性的影响研究[J]. 邹晓鹏,盛羽静,陆海峰,郭晓镭,郭庆华,龚欣. 燃料化学学报. 2017(04)
[4]碱金属碱土金属对神府煤焦气化活性的影响[J]. 樊文克,崔童敏,李宏俊,常清华,郭庆华,于广锁,王辅臣. 燃料化学学报. 2016(08)
[5]炼焦煤的官能团结构分析及其黏结性产生机理[J]. 李祥,秦志宏,卜良辉,杨状,沈辰阳. 燃料化学学报. 2016(04)
[6]成煤时代和成煤环境对炼焦煤成焦性的影响探讨[J]. 刘明锐. 煤质技术. 2015(S1)
[7]气煤配煤炼焦对焦炭热性质及孔结构的影响[J]. 季斌,位革老,张凤桐,王杰平,谢全安,梁英华. 煤炭科学技术. 2015(05)
[8]炼焦工艺条件对铁焦性能影响的试验[J]. 史世庄,董晴雯,毕学工,李鹏,罗永辉,汪恭二. 钢铁. 2015(04)
[9]70kg小焦炉的焦油渣配煤实验研究[J]. 刘文秋. 山西化工. 2015(01)
[10]气煤对配合煤炼制焦炭质量影响规律的研究[J]. 季斌,位革老,谢全安. 中国煤炭. 2014(09)
硕士论文
[1]焦油渣在配煤炼焦中的应用研究[D]. 刘文秋.北京化工大学 2014
[2]少肥煤配比的配煤炼焦实验室研究与优化[D]. 孙西巍.华东理工大学 2011
[3]煤的粘结性对挥发分析出及焦炭燃烧的影响[D]. 王红岩.浙江大学 2005
本文编号：3506244
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
中国14大煤炭基地分布图
太原理工大学博士研究生学位论文（3）针对配合煤煤种特性对气化焦性质的影响，对配方实验设计的 45 种配煤方案进行气化焦的制备，对气化焦的质量进行评价，采用 N2吸附、SEM、XRD 等实验手段对气化焦的结构信息进行表征，探究配合煤煤种特性对气化焦性质及结构的影响，在此基础上建立煤种特性、气化焦性质及结构之间的内在关联；考虑制备气化焦煤种的拓展及影响焦反应性的因素，以配合煤性质为自变量，气化焦的反应性为因变量，建立气化焦反应性的预测模型。（4）针对不同配合煤制备所得气化焦的水蒸气气化反应特性，在实验室固定床反应器上考察不同配合煤焦的水蒸气气化反应性及产品气组成，探讨煤种比例对焦的水蒸气反应特性的影响，采用 ICP，XRD 等分析手段对焦中的矿物质进行定性定量的分析，以期得到配合煤比例变化对焦中矿物质的影响作用。基于上述研究内容，本实验的技术路线简图如图 1-4 所示。
太原理工大学博士研究生学位论文器及气体分析仪。反应器为石英管，内置多孔性烧结板用于样品的放置，反应管的温度安装有 K 型热电偶进行温度检测确保反应器中心温度与炉子温度的一致性路部分由 N2，CO2和水蒸气发生装置等组成，并用质量流量计对气体的流量进行控制。N2主要用于实验前吹扫反应器中的空气，反应中作为载气及保护气，反应为样品冷却过程的保护气，二氧化碳及水蒸气则作为参与反应的反应介质，水蒸过水泵至预热炉气化。气化焦气化反应性的测试流程如图 2-1 所示。称取一定质量的样品置于石英管器中的烧结板上，在保证装置气密性良好的前提下，按照实验所需加热程序加热，采用 N2吹扫反应器中的空气使其处于惰性环境，待炉体加热至指定温度，将石反应器置于炉体当中且放置热电偶检测反应管中心温度，待反应器中心温度达到温度且恒定的条件下，切换为指定流量的反应气体，按照设定的程序进行反应。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Fe/赤泥催化水蒸气气化煤焦的反应性与微结构特性[J]. 燕希敏,苗鹏,常国璋,郭庆杰. 化工进展. 2018(05)
[2]焦炭的微晶结构及其对反应性的影响[J]. 张琢,谢峰,郑义,程欢,汪琦. 燃料化学学报. 2018(04)
[3]粒径对不同煤阶煤焦气化反应活性的影响研究[J]. 邹晓鹏,盛羽静,陆海峰,郭晓镭,郭庆华,龚欣. 燃料化学学报. 2017(04)
[4]碱金属碱土金属对神府煤焦气化活性的影响[J]. 樊文克,崔童敏,李宏俊,常清华,郭庆华,于广锁,王辅臣. 燃料化学学报. 2016(08)
[5]炼焦煤的官能团结构分析及其黏结性产生机理[J]. 李祥,秦志宏,卜良辉,杨状,沈辰阳. 燃料化学学报. 2016(04)
[6]成煤时代和成煤环境对炼焦煤成焦性的影响探讨[J]. 刘明锐. 煤质技术. 2015(S1)
[7]气煤配煤炼焦对焦炭热性质及孔结构的影响[J]. 季斌,位革老,张凤桐,王杰平,谢全安,梁英华. 煤炭科学技术. 2015(05)
[8]炼焦工艺条件对铁焦性能影响的试验[J]. 史世庄,董晴雯,毕学工,李鹏,罗永辉,汪恭二. 钢铁. 2015(04)
[9]70kg小焦炉的焦油渣配煤实验研究[J]. 刘文秋. 山西化工. 2015(01)
[10]气煤对配合煤炼制焦炭质量影响规律的研究[J]. 季斌,位革老,谢全安. 中国煤炭. 2014(09)
硕士论文
[1]焦油渣在配煤炼焦中的应用研究[D]. 刘文秋.北京化工大学 2014
[2]少肥煤配比的配煤炼焦实验室研究与优化[D]. 孙西巍.华东理工大学 2011
[3]煤的粘结性对挥发分析出及焦炭燃烧的影响[D]. 王红岩.浙江大学 2005
本文编号：3506244
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