發(fā)布時間：2016-12-16 08:36

  本文關(guān)鍵詞：準東煤熱解過程中羧酸鈉的轉(zhuǎn)化及其對熱解特性的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《哈爾濱工業(yè)大學》 2015年

準東煤熱解過程中羧酸鈉的轉(zhuǎn)化及其對熱解特性的影響

吳東陽  

【摘要】：我國是世界能源最大的生產(chǎn)國和消費國,煤炭剩余儲量可供開采的年限逐年大幅度降低。新疆準東煤田目前累計探明資源儲量達2136億噸,可為我國煤炭供應提供安全保障。但準東煤中鈉含量高,在煤燃燒和熱轉(zhuǎn)化過程中鈉容易揮發(fā)并沾污在尾部設備受熱面上,影響設備的正常運轉(zhuǎn);另一方面,堿金屬鈉對煤的熱解和氣化過程存在催化作用,而且隨鈉的賦存形態(tài)變化催化效果有很大差異。鈉的賦存形態(tài)可在煤熱利用過程中發(fā)生轉(zhuǎn)化,所以研究煤中堿金屬鈉的形態(tài)轉(zhuǎn)化及其對熱解特性的影響有利于煤的優(yōu)化利用。相比于煤中的水可溶鈉,有機鈉具有更高的催化活性,而羧酸鈉是準東煤中有機鈉的主要存在形式,因此,本文主要側(cè)重于研究羧酸鈉在準東煤熱解過程中的轉(zhuǎn)化及其對準東煤熱解特性的影響。本文在水平管式加熱爐上對準東原煤、酸洗煤(H-form煤)、鈉離子交換煤(Na-form煤)和二次酸洗煤(H-form-1煤)進行不同溫度的熱解,并借助便攜式氣體分析儀、熱重分析儀和傅里葉變換紅外光譜儀研究熱解產(chǎn)物的成分、焦炭的反應性以及焦炭內(nèi)官能團的變化。隨著熱解溫度的升高,煤中羧酸鈉逐漸向水溶態(tài)鈉轉(zhuǎn)化,而鹽酸可溶鈉組分基本維持不變。羧酸鈉對熱解總揮發(fā)分產(chǎn)量的影響較小,但羧酸鈉對高溫下熱解焦油的產(chǎn)量有抑制作用,并且在700℃時抑制作用最為明顯。對于不同的氣態(tài)產(chǎn)物,煤中羧酸鈉的促進或抑制作用隨溫度發(fā)生變化。在低于700℃時,煤中羧酸鈉抑制了熱解產(chǎn)物CO的釋放;而在高于800℃時,則促進了CO的釋放。在較低溫度下,煤中羧酸鈉能促進CH4的生成;在溫度高于500℃時,則對CH4的生成起抑制作用。在600℃~700℃,C2H4釋放量增加,歸因于一部分C2H6的脫氫反應;當溫度達到900℃時,大量C2H4和C2H6發(fā)生脫氫反應生成C2H2,導致C2H4產(chǎn)量大幅度降低,而C2H6產(chǎn)量趨近于零。在水平管式加熱爐上開展了Na-form煤500℃、700℃和900℃快速熱解實驗,并采用熱重分析儀檢測焦炭的反應活性。結(jié)果表明,熱解焦炭的反應活性均隨轉(zhuǎn)化率的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢,其中700℃熱解焦的活性最大。隨熱解溫度的增加,焦炭中芳香結(jié)構(gòu)、脂肪結(jié)構(gòu)和含氧官能團的種類及含量均逐漸降低。在不同溫度下熱解時Na-form煤/焦中官能團之間存在相互轉(zhuǎn)化行為,結(jié)合焦炭中官能團的分析可知對于活性起催化作用的可能是脂肪類物質(zhì)。將H-form和Na-form煤按不同方式混合(分層平鋪和均勻混合),并在500℃和900℃下快速升溫熱解,初步探索揮發(fā)分與焦炭的相互作用。研究表明,500℃下兩種處理方式對煤在熱解過程中CO的釋放影響較小,但900℃下分層平鋪方式明顯促進了CO的釋放。表明在高溫下?lián)]發(fā)分與焦炭之間的相互作用更加顯著,而且Na的存在明顯促進了這種相互作用,使下層H-form煤裂解生成的大分子揮發(fā)分進一步裂解為小分子揮發(fā)分。此外,在流化床/固定床上開展實驗來進一步研究揮發(fā)分與焦炭反應的機理及其對鈉釋放的影響。研究結(jié)果表明氫自由基取代了焦炭基質(zhì)中的鈉從而導致鈉的大量釋放。

【關(guān)鍵詞】：
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ530.2
【目錄】：

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