煤与液化残渣热解特性研究

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我国能源现状是贫油少气相对富煤。为满足国民经济发展对能源迫切需求,通过煤炭资源梯级转化,实现其洁净高效转化利用,降低成本倍受广大科研工作者关注。本文以内蒙古呼伦贝尔褐煤与神华煤直接液化残渣为研究对象,利用TG-FTIR联用仪及粉-粒流化床热解实验装置,对呼伦贝尔褐煤与神华煤直接液化残渣单独热解及共热解特性、热解产物(半焦、焦油、热解气)组成性质进行了实验和理论研究。利用TG-FTIR联用仪研究了褐煤与液化残渣单独热解及共热解失重过程及气态产物逸出规律,并进行了动力学分析。结果表明:褐煤与液化残渣在N2气氛下热失重率分别为33.22%,34.45%。在温度250-450℃范围内二者共热解出现协同作用,且协同作用随液化残渣添加量增加呈先增加后减小趋势,HL+20%SHR时协同作用最明显;动力学计算结果表明褐煤与液化残渣单独热解及共热解主要热解区可分为一个或两个阶段,褐煤与液化残渣单独热解活化能分别是34.38 kJ/mol与61kJ/mol,共热解活化能随褐煤中液化残渣添加量不同而异,添加量较小时其与褐煤单独热解时的活化能接近。利用粉-粒流化床热解实验装置研究了热解温度、气体流速等因素对褐煤快速热解产物分布及产物组成性质的影响。结果表明:随热解温度升高,半焦产率逐渐减小,焦油产率先增大后减小,在热解温度为600℃时产率达最大值7.30%;气体产率与BTX(苯、甲苯、二甲苯)产率呈单调增加趋势;随气速增大,半焦产率依次增大,焦油产率随气速增加呈现先增后减趋势,其产率在气速为0.3m/s时最大。利用TG-FTIR联用仪、FTIR,物理化学吸附仪及台式扫描电镜分析研究了褐煤及其热解半焦的热失重、表面结构、孔隙结构和表面形态的变化。结果表明:半焦失重率随制焦温度升高而降低且均低于原煤,半焦的总比表面积与孔容高于原煤。利用粉-粒流化床热解实验装置考察了掺混比例、热解温度对褐煤与液化残渣共热产物分布及组成性质的影响。结果表明:随褐煤中液化残渣添加量增加,焦油产率增加,半焦产率降低,HL+10%SHR热解时焦油产率最大,是褐煤单独热解时焦油产率1.75倍;在实验温度500-750℃范围内,HL+10%SHR热解过程中发现,半焦产率呈现逐渐降低趋势,且均低于褐煤单独热解时半焦产率。共热解焦油产率呈现先增加后减少的趋势,但均高于同温度下褐煤单独热解时焦油产率,且600℃获得焦油产率最大值12.75%。
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