微波场中褐煤与玉米芯共热解焦油的特性
发布时间：2021-09-29 23:26
采用自行设计的微波热解装置对不同配比下的褐煤-玉米芯混合物进行微波共热解.结果表明:随着玉米芯质量分数的增加,焦油产率呈先增加后减少的趋势,与理论计算值相比,出现焦油产率先被促进后被抑制的相互作用;当玉米芯质量分数为30%时,焦油产率达到最大值16.31%,比褐煤单独热解时提高了51.16%,与理论计算值的正偏差最大.对热解焦油进行GC-MS检测,发现添加30%玉米芯后,酚类的质量分数由原来的6.31%增至21.47%,酸类和杂原子类的质量分数分别降低了70.91%和68.88%,轻质油的质量分数由原来的16.57%增至41.63%,实现了热解焦油的大幅度轻质化.对比低温加热方式,共热解物料的最佳配比不变,微波加热更有利于高品质焦油的生成.
【文章来源】：煤炭转化. 2018,41(06)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图１原料的红外特征曲线Ｆｉｇ．１Ｉｎｆｒａｒｅｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｃｕｒｖｅｓｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓ
差逐渐减小甚至出现负偏差，这可能是因为玉米芯的单位密度低，当掺混比达到一定值时，玉米芯所占的体积比迅速增加，提前热解的玉米芯经过软化、流动覆盖在褐煤表面，抑制了挥发分的释放及扩散．由于促进和抑制作用的补偿效应，为了得到更多共热解焦油，玉米芯的最佳添加配比为３０％．２．２热解焦油的有机物含量对褐煤、玉米芯和最佳配比（玉米芯质量分数为３０％）混合样的热解焦油进行ＧＣ－ＭＳ检测，采用面积归一化法所得有机物含量分布见图４．由图４可知，焦油的主要成分为脂肪族、芳香族、酚类、酯类、酸类、醇类及其他杂原子类．添加３０％玉米芯后，共热解焦油中脂肪族的质量分数由原来的２４．９７％增至３３．２５％，酚类的质量分数由原来的６．３１％增至２１．４７％．这是因为玉米芯先进行热解，产生的氢促进煤侧链的断裂，使得煤热解时断裂的小分子与玉米芯裂解的活性分子结合，从而实现了脂肪族和酚类的富集．焦油中有机酸含量越高，酸度越大，在应用中对设备的腐蚀性越强，且有机酸易与醇发生酯图４热解焦油中有机物的含量Ｆｉｇ．４Ｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｏｒｇａｎｉｃｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔａｒｓ化反应，影响焦油的稳定性［１９］．本研究共热解焦油中有机酸的质量分数降至０．１６％，低于褐煤热解焦油中有机酸的质量分数（０．５５％）和玉米芯热解焦油中有机酸的质量分数（１．６２％），从而改善了热解焦油的稳定性．杂原子质量分数由原来的２８．０５％降至８．７３％，实现了共热解焦油的轻质化．通常将碳
能较小的Ｃ—Ｃ键，在高温下易发生键的断裂，生成烷烃类小分子［２２］．１７００ｃｍ－１和１４５０ｃｍ－１处出现一系列的吸收峰，是Ｃ?Ｏ和Ｃ—Ｈ弯曲振动引起的，因为玉米芯在热解过程中起到供氢作用，使得含氢基团的振动峰强度增加．在７４０ｃｍ－１附近存在芳香族的Ｃ—Ｈ面外弯曲振动吸收峰，三者的吸收峰强度变化不大，说明它们的芳香族含量相近，这与图４中各焦油芳香族含量变化不大相吻合．图５热解焦油的红外光谱Ｆｉｇ．５Ｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒａｏｆｐｙｒｏｌｙｓｉｓｔａｒｓａ—Ｃｏｒｎｃｏｂ；ｂ—Ｌｉｇｎｉｔｅ；ｃ—３０％ｃｏｒｎｃｏｂ＋７０％ｌｉｇｎｉｔｅ２．４共热解焦油对比分析本课题组曾在褐煤与玉米芯低温共热解的研究中发现，玉米芯质量分数为３０％时，共热解焦油产率达到最大值１１．７０％，比褐煤单独热解焦油产率（７．６１％）提高了５３．７５％，焦油中酚类的质量分数增至１８．４９％，杂原子的质量分数降至１３．３３％，轻质油的质量分数由原来的４．６８％增至２７．１３％［１４］．结合本研究可以发现，加热方式的改变不会影响共热解原料的最佳配比，三相产物产率的变化趋势一致，但微波加热明显有利于焦油的生成．这是因为微波加热能直接使物料吸收电磁波将电磁能转化为热能，受热快且均匀．此外，在微波作用下，高温半焦会产生“热点”效应，激发甲烷或氢裂解生成更多自由基［２３］，使褐煤裂解加剧，生成更多小分子油品．相比低温加热方式，微波加热条件下共热解焦油
【参考文献】：
期刊论文
[1]印尼褐煤与玉米芯低温共热解焦油的特性[J]. 柯萍,何选明,冯东征,刘靖. 煤炭转化. 2018(03)
[2]褐煤与棕榈壳微波共热解特性实验研究[J]. 安杨,王南,徐静,张春霞,余江龙. 煤炭转化. 2018(01)
[3]煤炭微波热解技术研究进展[J]. 张彦军,郑闰,张超凡,王莉萍,陈钢,刘淑琴. 煤炭科学技术. 2017(12)
[4]中国石油能源安全的现状分析[J]. 毋毅文. 山西农经. 2016(10)
[5]煤的微波热解研究进展[J]. 李鹏,刘全润,方小可,李海鹏. 化工进展. 2016(S1)
[6]陕北油房梁煤与生物质共热解研究[J]. 刘丹,王宁波,王汝成,闫朋辉,孔少亮,郝婷. 煤化工. 2015(01)
[7]木屑与煤慢速共热解产物特性研究[J]. 孙云娟,蒋剑春,许玉,应浩,戴伟娣. 生物质化学工程. 2015(01)
[8]褐煤与生物质共热解特性实验研究[J]. 杜杨,朱跃钊,高豪杰,陈海军,付烽,吴昊. 煤炭转化. 2014(03)
[9]微波脱水改性对我国典型褐煤热解特性的影响[J]. 葛立超,张彦威,王智化,闫科,周俊虎,岑可法. 中国电机工程学报. 2014(11)
[10]烘焙稻壳与不同煤化程度的煤共热解特性[J]. 王燕杰,应浩,孙云娟,江俊飞,余维金,许玉. 化工进展. 2014(03)
硕士论文
[1]凤眼莲与低阶煤低温共热解转化研究[D]. 王小娟.武汉科技大学 2013
本文编号：3414666
【文章来源】：煤炭转化. 2018,41(06)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图１原料的红外特征曲线Ｆｉｇ．１Ｉｎｆｒａｒｅｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｃｕｒｖｅｓｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓ
差逐渐减小甚至出现负偏差，这可能是因为玉米芯的单位密度低，当掺混比达到一定值时，玉米芯所占的体积比迅速增加，提前热解的玉米芯经过软化、流动覆盖在褐煤表面，抑制了挥发分的释放及扩散．由于促进和抑制作用的补偿效应，为了得到更多共热解焦油，玉米芯的最佳添加配比为３０％．２．２热解焦油的有机物含量对褐煤、玉米芯和最佳配比（玉米芯质量分数为３０％）混合样的热解焦油进行ＧＣ－ＭＳ检测，采用面积归一化法所得有机物含量分布见图４．由图４可知，焦油的主要成分为脂肪族、芳香族、酚类、酯类、酸类、醇类及其他杂原子类．添加３０％玉米芯后，共热解焦油中脂肪族的质量分数由原来的２４．９７％增至３３．２５％，酚类的质量分数由原来的６．３１％增至２１．４７％．这是因为玉米芯先进行热解，产生的氢促进煤侧链的断裂，使得煤热解时断裂的小分子与玉米芯裂解的活性分子结合，从而实现了脂肪族和酚类的富集．焦油中有机酸含量越高，酸度越大，在应用中对设备的腐蚀性越强，且有机酸易与醇发生酯图４热解焦油中有机物的含量Ｆｉｇ．４Ｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｏｒｇａｎｉｃｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔａｒｓ化反应，影响焦油的稳定性［１９］．本研究共热解焦油中有机酸的质量分数降至０．１６％，低于褐煤热解焦油中有机酸的质量分数（０．５５％）和玉米芯热解焦油中有机酸的质量分数（１．６２％），从而改善了热解焦油的稳定性．杂原子质量分数由原来的２８．０５％降至８．７３％，实现了共热解焦油的轻质化．通常将碳
能较小的Ｃ—Ｃ键，在高温下易发生键的断裂，生成烷烃类小分子［２２］．１７００ｃｍ－１和１４５０ｃｍ－１处出现一系列的吸收峰，是Ｃ?Ｏ和Ｃ—Ｈ弯曲振动引起的，因为玉米芯在热解过程中起到供氢作用，使得含氢基团的振动峰强度增加．在７４０ｃｍ－１附近存在芳香族的Ｃ—Ｈ面外弯曲振动吸收峰，三者的吸收峰强度变化不大，说明它们的芳香族含量相近，这与图４中各焦油芳香族含量变化不大相吻合．图５热解焦油的红外光谱Ｆｉｇ．５Ｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒａｏｆｐｙｒｏｌｙｓｉｓｔａｒｓａ—Ｃｏｒｎｃｏｂ；ｂ—Ｌｉｇｎｉｔｅ；ｃ—３０％ｃｏｒｎｃｏｂ＋７０％ｌｉｇｎｉｔｅ２．４共热解焦油对比分析本课题组曾在褐煤与玉米芯低温共热解的研究中发现，玉米芯质量分数为３０％时，共热解焦油产率达到最大值１１．７０％，比褐煤单独热解焦油产率（７．６１％）提高了５３．７５％，焦油中酚类的质量分数增至１８．４９％，杂原子的质量分数降至１３．３３％，轻质油的质量分数由原来的４．６８％增至２７．１３％［１４］．结合本研究可以发现，加热方式的改变不会影响共热解原料的最佳配比，三相产物产率的变化趋势一致，但微波加热明显有利于焦油的生成．这是因为微波加热能直接使物料吸收电磁波将电磁能转化为热能，受热快且均匀．此外，在微波作用下，高温半焦会产生“热点”效应，激发甲烷或氢裂解生成更多自由基［２３］，使褐煤裂解加剧，生成更多小分子油品．相比低温加热方式，微波加热条件下共热解焦油
【参考文献】：
期刊论文
[1]印尼褐煤与玉米芯低温共热解焦油的特性[J]. 柯萍,何选明,冯东征,刘靖. 煤炭转化. 2018(03)
[2]褐煤与棕榈壳微波共热解特性实验研究[J]. 安杨,王南,徐静,张春霞,余江龙. 煤炭转化. 2018(01)
[3]煤炭微波热解技术研究进展[J]. 张彦军,郑闰,张超凡,王莉萍,陈钢,刘淑琴. 煤炭科学技术. 2017(12)
[4]中国石油能源安全的现状分析[J]. 毋毅文. 山西农经. 2016(10)
[5]煤的微波热解研究进展[J]. 李鹏,刘全润,方小可,李海鹏. 化工进展. 2016(S1)
[6]陕北油房梁煤与生物质共热解研究[J]. 刘丹,王宁波,王汝成,闫朋辉,孔少亮,郝婷. 煤化工. 2015(01)
[7]木屑与煤慢速共热解产物特性研究[J]. 孙云娟,蒋剑春,许玉,应浩,戴伟娣. 生物质化学工程. 2015(01)
[8]褐煤与生物质共热解特性实验研究[J]. 杜杨,朱跃钊,高豪杰,陈海军,付烽,吴昊. 煤炭转化. 2014(03)
[9]微波脱水改性对我国典型褐煤热解特性的影响[J]. 葛立超,张彦威,王智化,闫科,周俊虎,岑可法. 中国电机工程学报. 2014(11)
[10]烘焙稻壳与不同煤化程度的煤共热解特性[J]. 王燕杰,应浩,孙云娟,江俊飞,余维金,许玉. 化工进展. 2014(03)
硕士论文
[1]凤眼莲与低阶煤低温共热解转化研究[D]. 王小娟.武汉科技大学 2013
本文编号：3414666
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