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神东煤热解挥发分通过半焦层的二次反应研究

【摘要】:中国是煤炭资源的生产和消费大国,如何高效清洁利用煤炭资源是学者们研究的重点。通过热解技术,煤炭可以转化为高附加值的化工产品和高热值的煤气,同时也可脱除煤中的硫、氮等物质。因此大力研究热解技术是大势所趋。热解是煤炭热转化的第一步,在热解过程中二次反应随温度的升高而加剧,二次反应对热解产物的分布与组成影响很显著。因此,本文主要探究了挥发分通过半焦时发生二次反应对热解产物的组成和分布的影响。研究发现,在N_2气氛下,半焦使焦油产率降低,在500℃时,降低幅度最大,焦油产率下降了7.1%;使气体产率增加,在550℃增加最多,气体产率增加了9.9%;在H_2气氛下,则能提高焦油产率,在550℃煤焦对焦油产率的影响最大,约增加21.8%;气体产率有所降低,在550℃降低最多,约17.9%。通过对焦油进行GC-MS分析,结果表明:在N_2气氛下,添加半焦后脂肪烃产率下降,多环芳烃产率则呈现先降低,后略有增加的趋势,酚类物质和含氧化合物产率增加。在H_2气氛下,在500℃之前脂肪烃含量降低而多环芳烃含量增加,500℃之后多环芳烃含量略有降低;单环芳烃和酚类含量不断增加;其他杂原子物质含量整体呈现随温度增高而降低趋势。为了进一步探究半焦对煤热解挥发分的影响,通过制备煤焦油模型化合物,简化二次反应的影响因素,模拟挥发分在半焦层中的二次反应。并且与负载于γ-Al_2O_3上的煤焦油模型物热解产物进行对比,分析不同载体下产物的变化情况。结果表明,N_2气氛下,活性炭主要促进了焦油中正己烷可溶物组份的分解,生成CO_2、C_1-C_3烃类气体等小分子气体和单环芳烃;通过对比γ-Al_2O_3载体热解产物可以看出,活性炭载体得到的热解产物和种类都比γ-Al_2O_3载体热解产物丰富很多。H_2气氛下的热解规律与N_2相似,但是总体来看,H_2气氛下获得了更多的C_1-C_3烷烃气体。最后考察了正丙苯和α-萘甲醚在不同载体上的热解规律,发现H_2气氛下活性炭载体能促进二者的分解,而γ-Al_2O_3载体不论在哪种气氛下,对二者的热解都没有促进作用。

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