bck

收藏本站

预处理对胜利褐煤半焦原位气化特性影响的研究

【摘要】:煤及生物质气化是获得清洁原料的主要技术路线之一。低阶煤,特别是褐煤由于具有较高的反应活性,是气化的良好原料。我国拥有丰富的褐煤资源,为大规模开发利用提供了资源保障。长期以来,关于褐煤的热解半焦结构及反应性的研究一直是研究的热点。目前对煤焦的利用研究一般是先进行热解冷却,然后再考查半焦反应性,显然这些半焦经过冷却处理,经历了从高温冷却和重新加热的额外过程。冷态半焦从低温再次被加热到高温过程中,其反应性可能会发生改变,不能完全反映出实际气化工艺过程行为,也即失去了原位性。基于此,为了克服当前研究的冷却过程产生的“冷淬”效应对半焦反应性能的影响,本研究提出褐煤热态半焦直接原位气化反应的研究,并设计了两段新型固定床石英反应器,进行了褐煤预处理对热态半焦原位气化反应性影响的研究。褐煤的预处理阶段及原位气化阶段可以分别在不同的反应条件下(比如温度、气氛等)进行,但这两个过程又是相对连续的。这与目前其他研究不同之处在于,本研究可以容易的改变预处理段的条件来研究预处理过程对热态半焦原位气化反应性影响的研究。本研究以胜利褐煤为实验原料,系统考察了褐煤在惰性气氛、水蒸气气氛下的预处理温度、时间对原位气化半焦结构及反应性能的影响;分别对原位气化半焦结构及反应性的演化行为,水蒸气的迅速通入对原位气化半焦结构及反应性的影响,以及冷却处理对褐煤半焦结构及反应性能的影响进行了研究,并对原位和非原位气化半焦反应特性及动力学进行了比较分析。其中,利用Raman光谱对半焦中芳环体系(小环与大环之比)和含氧官能团等化学结构进行解析,比表面积和孔容积等孔结构通过比表面积和微孔分析仪进行表征,表面形貌通过扫描电镜(SEM)进行分析,半焦的反应性利用热重分析仪(TGA)进行测试。主要研究内容及结果如下:(1)第二章利用自制两段新型固定床反应器进行了胜利褐煤在惰性气氛下的热解及“热态”半焦的原位气化反应的研究。实验先在惰性气氛高纯氩气(99.999%)及400、600、800℃的温度条件下,对褐煤进行热解5 s至30 min,然后立刻将反应器移动到气化段,同时通过切换气氛为15%水蒸气对“热态”半焦在恒定的条件下(900℃,15%水蒸气)进行原位气化2或10 min,制得原位气化半焦。结果表明,褐煤热处理温度对原位气化半焦产率影响较大,原位气化半焦产率随着热处理温度的升高而下降,热处理段的持温时间对原位气化半焦产率基本没有影响。但原位气化半焦反应性随褐煤热处理时间的不同而不同,在褐煤热处理时间为较短时(比如5 s),其反应性随着热处理温度的升高而降低,但热处理时间大于5 min时,在600℃下的热处理具有最高的反应性、比表面积和孔容积,400℃次之,800℃最低。原位气化半焦中含氧官能团、小环(3-5个芳环)与大环(≥6个环)之比随着褐煤热处理温度的增加几乎不变,热解和原位气化两段反应综合影响的结果使半焦的微观结构趋于一致。原位气化半焦的反应性与微观结构存在一定的关系,半焦中小环与大环体系之比越少,相应反应性越低。(2)第三章进行了褐煤在水蒸气气氛下的预处理及“热”半焦原位气化反应实验,考查了水蒸气预处理对原位气化半焦反应性及微观结构的影响。实验通过改变温度及持温时间对原煤进行预处理,然后立刻在恒定的条件下(900℃,15%h2o,10min)对预处理制得的“热”半焦进行原位气化反应,制得原位气化半焦。结果表明:水蒸气预处理和惰性气氛预处理对原位气化的影响相类似,预处理时间较短时(比如1min),半焦反应性随着温度升高而降低,但预处理时间大于5min时,在600℃下的预处理具有最高的反应性和最大的比表面积、总孔容积,400℃次之,800℃最低。水蒸气、氩气两种不同气氛预处理对原位气化半焦的影响规律具有极大的相似性,证实了第一段在600℃的温度及较长时间热处理+原位气化所得半焦具有最高的反应性是普遍存在的。(3)第四章对原位气化半焦的微观结构和反应性的演化行为进行了研究,实验在高纯氩气、400、600、800℃的条件下,对褐煤热解5s后,立刻将反应器移到气化段,同时切换气氛为15%水蒸气对“热”半焦进行原位气化反应(900℃,2-30min),制得原位气化半焦。结果表明,原位气化半焦产率及反应性在气化10min内降低幅度相对较大,10-30min内降低相对缓慢。大部分的含氧官能团在气化2min内被释放,气化2min后含氧官能团变得非常少。半焦中小的芳环与大环体系之比在气化2min内急剧降低,2-30min降低较为缓慢。半焦的微观结构对其反应性有一定的影响,随着气化反应的不断进行,半焦中无定形结构、小的缩合芳环等活性基团逐渐减少,反应性相应降低。(4)第五章进行了水蒸气迅速通入对原位气化半焦反应性和微观结构影响的研究,实验在自制两段新型反应器上依次进行了褐煤干燥、热解及“热”焦的水蒸气原位气化研究。原煤先在200℃的干燥段停留30min充分干燥,然后在600-900℃热解段进行热解30min后,立刻通入15%水蒸气对“热”焦在制焦温度下进行原位气化反应,制得原位气化半焦。结果表明,在反应温度为600℃时,水蒸气对半焦转化率、反应性及微观结构影响很小。温度达到700-900℃,在半焦与水蒸气接触的前2min,虽然半焦转化率变化不大,但其反应性、小环与大环体系之比及含氧官能团却急剧降低;大于2min,半焦转化率逐渐增加,反应性、小环与大环之比及含氧官能团缓慢降低;而半焦孔结构在2min前后却具有基本一致的变化趋势。半焦与水蒸气接触的前2min,小环与大环之比和含氧官能团急剧降低可能是导致反应性显著降低的重要因素,大于2 min,芳环体系的变化是导致反应性进一步降低的原因。(5)第六章采用不同的冷却方式对胜利褐煤热解“热”半焦进行冷却处理,考查了冷却方式对半焦微观结构及反应性的影响。利用特制两段新型石英反应器,在高纯氩气、400、600、800℃的条件下,对褐煤热解30 min制得的“热”焦,分别浸入室温、干冰及液氮环境中得到冷态半焦,然后在15%水蒸气、900℃、10min的条件下对冷态半焦进行非原位气化反应。为了比较,同样热解条件下制得的“热”半焦不经冷却,通过直接切换反应气氛为15%水蒸气进行原位气化(气化条件与非原位气化相同)。结果表明,“热”焦的水蒸气原位气化半焦产率低于冷态半焦的非原位气化。冷却处理对半焦的孔结构影响较大,随着冷却速率的增大,半焦比表面积及总孔容积显著降低,但对半焦的化学结构(芳环体系和含氧官能团)的影响非常小。冷却速率越大,半焦的反应性越低,冷态半焦反应性降低主要由于冷却对半焦孔结构造成的不可逆转的破坏。(6)第七章对第六章所得到的原位和非原位气化半焦进行了微观结构及反应性表征分析,并对其进行了动力学比较分析。研究结果表明,原位气化半焦中小环与大环体系之比小于非原位气化半焦,说明原位气化半焦中残留的活性组分低于非原位气化半焦,从而造成非原位气化半焦与空气的氧化反应性大于原位气化半焦。通过求取原位和非原位气化半焦的反应动力学参数发现,原位气化半焦的表观活化能大于非原位气化半焦,并且表观活化能和表观指前因子之间存在动力学补偿效应,分别得出了不同半焦的动力学补偿方程。对碰撞理论和过渡状态理论比较分析结果显示,过渡状态理论相对更适合对原位气化半焦反应动力学补偿效应进行理论解释。

下载App查看全文

(如何获取全文? 欢迎:、、)

支持CAJ、PDF文件格式


【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 赵玉良;葛延;马玄恒;吕江;金晶;;小颗粒煤半焦的应用分析及展望[J];煤炭加工与综合利用;2017年06期
2 吴帆;刘长武;许晨曦;李晓龙;刁兆丰;冯波;孙位;;龙口油页岩及其半焦的基本物理力学性质对比试验研究[J];现代矿业;2017年07期
3 刘丽婷;朱端旭;杨鑫;白斌;郑化安;;X射线荧光光谱法测定中低温热解半焦中元素[J];广州化工;2017年21期
4 石岩峰;;半焦企业准入门槛高了多少?[J];环境经济;2015年09期
5 罗雄威;马宝岐;;活性半焦的应用性研究[J];煤炭加工与综合利用;2014年06期
6 孟祥嵩;贾相如;张晓龙;;褐煤半焦燃烧的研究现状与发展[J];煤炭技术;2014年09期
7 徐林;;半焦沫煅烧制取硫化钠工艺的研究[J];四川化工;2013年06期
8 刘殊远;汪印;武荣成;曾玺;许光文;;热态半焦和冷态半焦催化裂解煤焦油研究[J];燃料化学学报;2013年09期
9 上官炬,李转丽,杨直,樊惠玲,沈芳,苗茂谦;高温热处理对活性半焦烟气脱硫的影响[J];太原理工大学学报;2005年02期
10 沈满珍;用气相色谱法研究煤与半焦的特性 Ⅲ.半焦与水蒸汽和二氧化碳的反应活性[J];燃料化学学报;1987年02期
11 王剑秋;王贤清;;颗粒页岩半焦燃烧反应模型的研究[J];石油学报(石油加工);1987年03期
12 王贤清;王剑秋;钱家麟;朱亚杰;;油页岩半焦燃烧中灰分层的扩散动力学研究[J];石油学报(石油加工);1987年04期
13 John F. Unsworth;白尚平;;粉煤燃烧过程中灰分的形成 1.空气动力学影响[J];煤炭转化;1988年04期
14 白雪峰,郭树才;平庄褐煤干馏半焦的合理利用[J];煤气与热力;1989年03期
15 邱介山,赵树昌,邓贻钊;水蒸汽-褐煤催化快速热分解的研究[J];煤气与热力;1989年05期
16 庄前林,尉迟赋;快速热裂解半焦作为粉煤锅炉及气化燃料的研究[J];燃料化学学报;1989年03期
17 郭树才;罗长齐;韩壮;张代佳;;满洲里褐煤固体热载体新法干馏研究[J];煤化工;1989年01期
18 沈满珍,黄克权;用气相色谱法研究煤与半焦的特性 Ⅰ.煤和在氮气氛下热解半焦的微孔[J];燃料化学学报;1984年02期
19 胡冰;邹冲;赵俊学;马成;何江永;李小明;;冷却方式对低温热解半焦结构及性能的影响[J];煤炭转化;2018年01期
20 殷俊平;钟文琪;周冠文;刘倩;窦元元;;半焦加压燃烧的污染物排放及灰渣特性[J];东南大学学报(自然科学版);2018年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 邬虎林;白晓光;;高炉喷吹的低温半焦的研究与应用[A];2014年全国炼铁生产技术会暨炼铁学术年会文集(上)[C];2014年
2 宋银敏;李阳;李娜;滕英跃;何润霞;刘全生;;胜利褐煤半焦的燃烧性能研究[A];第二届能源转化化学与技术研讨会会议指南2015[C];2015年
3 周宏仓;金保升;肖睿;仲兆平;郑有飞;汤莉莉;;原煤和半焦加压燃烧飞灰中PAHs分布特性研究[A];持久性有机污染物论坛2006暨第一届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2006年
4 赵世永;高少鹏;梁效;刘美美;;半焦复合空气旋转流干法分选脱灰研究[A];2017年全国选煤学术交流会论文集[C];2017年
5 曾国勇;张巍巍;陈雪莉;于遵宏;;载气对生物质热解半焦性能的影响[A];上海市化学化工学会2006年度学术年会论文摘要集[C];2006年
6 王明山;冯绍龙;韩应国;王其雷;;龙口油页岩、半焦和煤混合燃烧特性研究[A];2015地学新进展——第十三届华东六省一市地学科技论坛文集[C];2015年
7 张丽;李春虎;侯影飞;冯丽娟;张新玲;翟正;;改性活性半焦对FCC汽油中硫化物的脱除研究[A];第五届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2007年
8 解强;梁鼎成;田萌;党钾涛;刘金昌;杨明顺;;升温速率对神木煤热解半焦结构性能的影响[A];第二届能源转化化学与技术研讨会会议指南2015[C];2015年
9 李春虎;杨林;王林学;胡龙军;齐欣;冯丽娟;;改性活性半焦选择性吸附脱除燃油中含硫化合物的研究[A];第十三届全国催化学术会议论文集[C];2006年
10 赵世永;刘美美;徐婕;李鑫;张生军;邹芳;龙江;;半焦复合式干法分选脱灰研究[A];2015年全国选煤学术交流会论文集[C];2015年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙加亮;褐煤温和气化特性的研究[D];中国矿业大学(北京);2015年
2 许修强;预处理对胜利褐煤半焦原位气化特性影响的研究[D];中国矿业大学(北京);2015年
3 周宏仓;流化床煤部分气化/半焦燃烧多环芳烃生成与排放特性的研究[D];东南大学;2005年
4 邢德山;工业半焦吸附脱除烟气中SO_2和NO_x的研究[D];华北电力大学(河北);2007年
5 王俊琪;煤的部分气化及半焦燃烧系统集成研究[D];浙江大学;2009年
6 王林学;改性活性半焦选择性吸附汽油脱硫的研究[D];中国海洋大学;2009年
7 张睿;烟煤热解半焦气化特性的研究[D];浙江大学;2014年
8 张振;粉状活性半焦的快速制备过程及SO_2吸附特性研究[D];山东大学;2016年
9 严君伟;油页岩半焦流化床燃烧特性及其氮氧化物转化的研究[D];上海交通大学;2013年
10 王玉高;煤及热解半焦粉末的温和氧化解聚[D];中国矿业大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈焕利;煤炭地下气化半焦的物化性质及其对地下水污染的净化[D];河南理工大学;2017年
2 刘浩;固定床生产CS_2的实验与模拟[D];太原理工大学;2018年
3 付大庆;生物质半焦催化提质煤低温热解焦油研究[D];太原理工大学;2018年
4 郝五兴;褐煤热解半焦特性及其加氢气化反应研究[D];太原理工大学;2018年
5 孔令伟;半焦热解与煤催化解聚耦合增油研究[D];太原理工大学;2018年
6 张志华;Ni/半焦催化剂催化生物质焦油水蒸气重整反应研究[D];太原理工大学;2018年
7 李元君;褐煤微波热解及半焦特性的实验研究[D];东北大学;2015年
8 卢茂奇;油页岩半焦流化燃烧反应动力学研究[D];东北电力大学;2018年
9 黄华伟;生物质半焦对铅、铜、镉复合污染土壤修复的实验研究[D];华中科技大学;2016年
10 闫文霞;半焦直接还原氮氧化物机理与实验研究[D];中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所);2017年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 闫俊荣;[N];中国化工报;2015年
2 本报记者 张苓 方雪萍;[N];中国冶金报;2009年
3 裴贤丰 曲思建 王利斌 商铁成 张飏 王晓磊;[N];中国冶金报;2010年
4 孟庆波;[N];中国冶金报;2013年
5 本报记者 王丽丽;[N];中国煤炭报;2015年
6 魏曙光;[N];证券时报;2011年
7 记者方雪萍 张苓;[N];中国冶金报;2009年
8 李军;[N];中国化工报;2006年
9 首席记者 张苓;[N];中国冶金报;2007年
10 本报记者 陈继军 通讯员 高向龙 屈普生;[N];中国化工报;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978


{bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck体育下载}| {bckbet}| {bcksports}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bck官网}| {bck体育下载}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育app}| {bck体育}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bcksports}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bckbet}|
{uc8}| {uc8体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐城}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8老虎机}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8老虎机}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc体育}| {UC体育}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}|