当前位置:主页 > 硕博论文 > 工程硕士论文 >

固体热载体低阶煤热解催化作用机制研究

发布时间:2018-08-31 13:52
【摘要】:中低阶煤在我国煤炭储量中占一半以上,具有挥发分含量高、水含量高和发热量低等特点。通过热解转化可得到提质半焦,热解气和煤焦油(高附加值化学品),实现低阶煤分级炼制与清洁转化。为提高热解焦油收率、改善焦油品质,方法有:一是要强化煤热解初期的分解程度,尽可能多的产生小分子,充分利用煤颗粒自身和环境中的氢及小分子自由基片段;二是要对热解初次产物(焦油前驱体)的二次反应进行调控,实现温和条件下焦油中某一类组分的富集转化。当前,采用半焦热载体的煤热解提质技术,可回收产物半焦部分显热,提高系统热效率;热解过程释放的挥发分可经半焦裂解,焦油轻质组分含量增加。本文在课题组前期研究基础上,主要采用固定床反应器考察陶瓷球、橄榄石、石英砂、半焦热载体对呼伦贝尔褐煤和神东长焰煤热解的影响。结合焦油轻质组分测定结果,分析挥发分在不同热载体作用下的裂解转化;在神东煤热解中引入神东煤直接液化残渣,研究两者共热解相互作用;考察共热解焦为固体热载体类工业条件的循环稳定性,分析产物组成及半焦粒度变化;对于半焦热载体神东煤热解的作用机制,结合焦油组成及反应前后热载体半焦物化性质改变,分析温度对半焦热载体裂解挥发分的影响。主要结果如下:1.不同热载体褐煤热解实验表明,陶瓷球作用下褐煤挥发分深度裂解,伴随热解水生成。以褐煤半焦为固体热载体时,挥发分与半焦作用,焦油轻质组分增加,热解气中H2和CO2不同程度的提高。热重分析表明,褐煤半焦热载体表面沉积的碳物种可促进其在更高温度下的热解。2.验证了焦油回收过程-先用四氢呋喃洗涤,旋蒸除去溶剂和热解水,再用正己烷萃取得到轻质组分方法的可靠性。对不同热载体作用下神东煤焦油轻质组分进行GC-MS测定,依据物质定性结果划分为四类组分;结合相对含量变化结果,认为焦油中的酚类会向芳烃结构转化。3.考察了共热解焦固体热载体的神东煤与液化残渣共热解相互作用,与石英砂热载体相比,共热解焦对挥发分有裂解作用;与共热解理论计算值相比,共热解过程中产生正协同作用(ΔY0)。共热解焦固体热载体的10次循环共热解实验表明,经过一定次数循环后,半焦黏结团聚与新生成半焦补充存在的抵消作用,共热解焦热固体载体粒径分布趋于稳定。4.改变半焦热载体初始温度得到神东煤热解焦油收率变化,是由热载体与反应物料的温差引起的瞬时加热速率差异,煤的热解深度、焦油前驱体物种的裂解、挥发分与热载体半焦作用等因素综合影响的结果。5.煤热解挥发分受到热载体半焦催化裂解和高温热裂解共同作用,前者在较低温度范围内明显,后者在高温范围内明显。高温不利于焦油中酚类的稳定存在,导致酚羟基分解或缩聚,焦油中多环芳烃结构含量增加。挥发分与半焦热载体作用对半焦碳结构影响不大;挥发分的部分缩聚产物在半焦表面沉积引起其表面一些官能团结构变化,影响半焦的后续利用。6.随着半焦热载体初始温度增加,在热载体表面的形成的碳物种不仅有量的区别,还有结构上的差异。热解过程中在热载体半焦表面发生焦油附着、裂解和缩聚积碳产物的沉积,对半焦CO2气化反应性促进作用大于比表面下降的不利影响。
[Abstract]:Medium and low rank coal accounts for more than half of China's coal reserves, and has the characteristics of high volatile content, high water content and low calorific value. One is to enhance the decomposition degree of coal at the initial stage of pyrolysis, to produce as many small molecules as possible, and to make full use of hydrogen and small free radical fragments in coal particles and the environment; the other is to control the secondary reaction of the primary product (tar precursor) of pyrolysis, so as to realize the enrichment and transformation of a certain kind of components in tar under mild conditions. The coal pyrolysis technology with semi-coke heat carrier can recover the sensible heat of semi-coke and improve the thermal efficiency of the system; the volatile matter released during pyrolysis can be pyrolyzed by semi-coke, and the content of light components in tar increases. The pyrolysis of Hulunbeier lignite and Shendong long flame coal was studied. The pyrolysis conversion of volatile under different heat carriers was analyzed by combining the results of determination of light components of tar. The main results are as follows: 1. The pyrolysis experiments of lignite with different heat carriers show that ceramic balls are used as ceramic balls. When lignite semi-coke is used as solid heat carrier, the light components of tar increase, and H2 and CO2 in pyrolysis gas increase in varying degrees. Thermogravimetric analysis shows that carbon species deposited on the surface of lignite semi-coke heat carrier can promote its pyrolysis at higher temperatures. The recovery process of tar was studied. The light components of Shendong coal tar were determined by GC-MS under the action of different heat carriers. According to the qualitative results, the tar was divided into four types. The co-pyrolysis interaction between Shendong coal and liquefied residue was investigated. Compared with the quartz sand heat carrier, the co-pyrolysis coke had a pyrolysis effect on volatile matter. Compared with the theoretical value of co-pyrolysis, the co-pyrolysis process had a positive synergistic effect (Y0). The results of 10 cycles of co-pyrolysis show that the particle size distribution of thermal solid carrier tends to be stable after a certain number of cycles. 4. The change of tar yield of Shendong coal pyrolysis is induced by the temperature difference between thermal carrier and reaction material. The results show that the instantaneous heating rate is different, the pyrolysis depth of coal, the pyrolysis of tar precursor species, and the effect of volatile and heat carrier char on the pyrolysis of coal. 5. High temperature is not conducive to the stable existence of phenols in tar, resulting in the decomposition or condensation of phenolic hydroxyl groups, and the increase of polycyclic aromatic hydrocarbons in tar. 6. As the initial temperature of the semi-coke heat carrier increases, the carbon species formed on the surface of the semi-coke are not only different in quantity, but also in structure. Ringing.
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ530.2

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 周琦;;低阶煤提质技术现状及完善途径[J];洁净煤技术;2016年02期

2 许修强;王永刚;陈宗定;白磊;张锟俊;杨萨莎;张书;;胜利褐煤半焦冷却处理对其微观结构及反应性能的影响[J];燃料化学学报;2015年01期

3 王向辉;门卓武;许明;翁力;刘科;;低阶煤粉煤热解提质技术研究现状及发展建议[J];洁净煤技术;2014年06期

4 余振鹏;张丹;郭瑞丽;张建树;;热解气催化活化促进石河子烟煤热解的研究[J];煤炭转化;2014年04期

5 高松平;王建飞;赵建涛;王志青;房倚天;黄戒介;;CO气氛下褐煤加压快速热解过程中CH_4的逸出规律[J];燃料化学学报;2014年06期

6 杜鹏鹏;孙鸣;陈静;陈繁荣;马晓迅;;陕北中低温煤焦油常压重油馏分GC-MS分析[J];化学工程;2014年03期

7 王汝成;王宁波;王明峰;霍鹏举;王永娟;孙鸣;马晓迅;;中低温煤焦油中酚类化合物的柱层析分离[J];煤化工;2013年06期

8 乔星星;王永;王影;张永发;;低阶煤气体载热低温干馏工艺研究进展[J];能源与节能;2013年12期

9 陈琳;孟雪松;吴洪新;凌凤香;;一种低温煤焦油的高分辨核磁共振研究[J];精细石油化工;2013年06期

10 林雄超;王彩红;田斌;张书;周剑林;王永刚;;脱灰对两种烟煤半焦碳结构及CO_2气化反应性的影响[J];中国矿业大学学报;2013年06期

相关博士学位论文 前5条

1 赵钢炜;褐煤热解定向转化的实验研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2014年

2 周剑林;低阶煤含氧官能团的赋存状态及其脱除研究[D];中国矿业大学(北京);2014年

3 王娜;提质低阶煤热解特性及机理研究[D];中国矿业大学(北京);2010年

4 吴诗勇;不同煤焦的理化性质及高温气化反应特性研究[D];华东理工大学;2007年

5 刘生玉;中国典型动力煤及含氧模型化合物热解过程的化学基础研究[D];太原理工大学;2004年

相关硕士学位论文 前3条

1 马江山;固体热载体法神东煤热解以及与液化残渣共热解研究[D];太原理工大学;2015年

2 孔娇;煤热解过程中酚类化合物的生成规律[D];太原理工大学;2013年

3 邓靖;固体热载体法褐煤热解及产物特性的研究[D];太原理工大学;2013年



本文编号:2215190

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/2215190.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户33c5a***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com