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文檔簡介
1、煤的熱解過程是煤氣化、液化、焦化等熱轉(zhuǎn)化過程的首要步驟,也是轉(zhuǎn)化前脫除污染物的一種有效方法,煤熱解過程的研究對于煤的后續(xù)加工轉(zhuǎn)化過程有著重要意義。
本文利用管式爐熱解裝置和熱重分析儀對低變質(zhì)煙煤進行400-800℃熱解實驗,考察熱解條件對熱解產(chǎn)物析出過程的影響。利用熱重分析方法,比較了單一反應(yīng)模型和分布活化能模型在計算熱解動力學(xué)參數(shù)過程中的差異,結(jié)果表明馬蓮臺煤的活化能范圍為50-200 kJ·mol-1。熱解條件對產(chǎn)物分布有
2、很大影響。不同煤種的熱解過程均表現(xiàn)出一定的溫度依賴性。隨著升溫速率的增加,熱重(TG)和微分熱重(DTG)曲線均向高溫區(qū)偏移,出現(xiàn)熱滯后現(xiàn)象。實驗溫度范圍內(nèi),惰性氣氛下,煤焦的產(chǎn)率隨著溫度的升高而降低,600-650℃時焦油產(chǎn)率最大,馬蓮臺煤達(dá)18.89%。熱解氣的主要成分為H2、 CH4、CO、CO2,各揮發(fā)分產(chǎn)率隨著熱解終溫的升高而增大;不同揮發(fā)分產(chǎn)物的析出溫度區(qū)間隨溫度的變化趨勢不同,H2和CO的體積分?jǐn)?shù)隨著溫度的升高而增大,CH
3、4、CO2、C2H6、C2H4、N2、H2S等氣體的體積分?jǐn)?shù)隨著溫度的升高而減小。還原性氣氛下烴類氣體和焦油產(chǎn)率較高。與氬氣氣氛相比,馬蓮臺煤800℃時CH4和焦油產(chǎn)率分別提高1.80%和4.3%。研究發(fā)現(xiàn)煤質(zhì)特性對熱解產(chǎn)物的分布影響較大,煤中H/C越大,熱解時烴類氣體的產(chǎn)率越高,O/C越大,熱解時CO和CO2產(chǎn)率越高。實驗所選四種煤中新疆煤各氣體產(chǎn)率最高。因此,針對煤質(zhì)特性的不同,可根據(jù)加工需求控制反應(yīng)條件和工藝路線,以達(dá)到煤炭定向、
4、高效轉(zhuǎn)化的目的。
在研究煤熱解性質(zhì)的同時還對不同熱解溫度下煤中硫的遷移轉(zhuǎn)化過程進行了分析,結(jié)果表明,煙煤中的硫主要以黃鐵礦和有機硫的形式存在,黃鐵礦硫在低溫段發(fā)生分解,生成H2S,一部分轉(zhuǎn)移至氣相產(chǎn)物中,另一部分與煤中的有機質(zhì)發(fā)生反應(yīng),生成更為穩(wěn)定的有機態(tài)硫,如噻吩。熱解過程中,硫脫除率隨溫度的升高而增大,在650℃以上基本保持穩(wěn)定,馬蓮臺煤650℃以上時脫硫率基本維持在46%,且煤中堿性礦物質(zhì)的存在也會降低硫的脫除率。整個熱
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