本文關鍵詞：固體熱載體法神東煤熱解以及與液化殘渣共熱解研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：低階煤的揮發(fā)分含量較高，熱轉化溫度較低，適合于低溫熱解焦油提質。常規(guī)的煤熱解技術存在提質效率不高，焦油產率較低，且重質組分含量較高等問題。固體熱載體法煤熱解，可以提高加熱速率，實現煤的快速熱解，獲得較高的焦油產率，從而提高提質效率以及熱利用率。選擇或制備具有催化作用的固體熱載體，在作為蓄熱以及傳熱載體的同時，可以調控油氣品質，解決重質組分含量高的問題。此外，煤自身缺氫的特點限制了其熱解焦油提質，可以通過引入外來物質的反應，對煤熱解進行供氫，進而提高焦油產率。本文通過固定床反應器，分別考察了3種礦石、2種工業(yè)廢棄物和4種半焦熱載體對神東煤熱解產物的影響，并進行了熱載體的循環(huán)性能以及催化熱載體活化熱解氣氛實驗研究。此外，，選取了液化殘渣以及水稻秸稈分別與神東煤進行共熱解研究，并考察了熱載體對共熱解產物的影響。得到主要結果如下： 1.熱解溫度對神東煤熱解產物影響較大，在550-700°C范圍內，焦油產率先增加后減少，熱解溫度為650°C時，焦油的產率最高，而熱解氣的產率逐漸增大，熱解水產率變化不大。在選取的粒徑范圍內，神東煤熱解焦油產率變化較小。以焦油產率最高為標準，選取最佳熱解溫度為650°C，粒徑為1.18-2.00mm。 2.選取的天然礦石（橄欖石、陶粒）、工業(yè)廢棄物（FCC、赤泥）和半焦（SDC、SMC、JCC）熱載體均對神東煤熱解揮發(fā)分有催化裂解作用，使焦油中部分重油輕質化。與石英砂相比，這幾種熱載體的加入，均導致焦油產率下降，熱解氣產率增加，同時焦油中正己烷可溶物所占比例增加。天然礦石與工業(yè)廢棄物裂解作用強弱依次為：赤泥FCC橄欖石陶粒，而四種半焦熱載體的裂解活性大小為：SMC1SMC2SDCJCC。 3.固體熱載體裂解揮發(fā)分的能力與其理化性質有很大關系，主要受到比表面積、孔結構、礦物質種類及含量和酸強度等因素的綜合影響。比表面積越大，孔隙越發(fā)達，揮發(fā)分與熱載體接觸越充分，停留時間也會有所延長，裂解作用會增強。而含有裂解活性金屬組分越多（尤其堿金屬、堿土金屬、Fe），裂解作用越強。通過對比神東焦熱載體脫灰前后催化裂解作用，發(fā)現半焦中的礦物質為其裂解作用主要活性組分。 4.高溫再生過程可能會改變熱載體的性能，實驗發(fā)現高溫再生對橄欖石與FCC的性能影響較小，而對赤泥與陶粒的性能影響較大。橄欖石在循環(huán)過程中，理化性質很穩(wěn)定，熱解產物分布及組成波動很小，即其催化裂解作用較穩(wěn)定。而神東焦在循環(huán)過程中，半焦熱載體以及半焦產品會變?yōu)樾屡f半焦混合物，但半焦熱載體整體性質較穩(wěn)定，熱解產物分布及組成波動很小。固體熱載體法快速熱解方式，加熱速率較快，加快了揮發(fā)分逸出速度，降低了揮發(fā)分二次反應，從而提高了焦油產率，降低了熱解氣與熱解水產率，同時致使揮發(fā)分與熱載體接觸時間縮短，熱載體裂解作用減弱。 5.負載活性組分的固體熱載體對熱解氣氛有一定活化作用。H2/CO氣氛下，相比橄欖石，負載Co或Co/Mo橄欖石作熱載體，焦油產率增加，熱解氣產率有所降低，但對焦油產率提高及品質改善效果不是很明顯，可能由于制備的催化熱載體活性不夠好，且焦油也易使活性金屬積碳、毒化。CH4/CO2氣氛下，相比橄欖石，負載Ni橄欖石作熱載體，焦油產率并沒有提高，這是由于負載Ni橄欖石催化甲烷重整的同時，存在一定焦油催化重整作用。 6.神東煤與液化殘渣共熱解存在一定協(xié)同作用，可以提高焦油產率，但焦油中重質組分含量增加，半焦產物的氣化反應性降低。熱重分析表明神東煤與液化殘渣主要熱解階段較匹配，二者協(xié)同作用主要來自于揮發(fā)分間的相互作用。而神東煤與稻稈共熱解并未產生協(xié)同作用，主要是由于二者熱解特性差別較大，熱解區(qū)域重疊太窄。 7.熱載體的加入有助于改善神東煤與液化殘渣共熱解焦油品質，但由于液化殘渣的粘結作用，在共熱解焦作熱載體循環(huán)過程中，其裂解作用會減弱，半焦產品氣化反應性降低。而熱載體快速加熱方式會降低二者之間的接觸程度以及熱解揮發(fā)分相互作用程度，導致協(xié)同效應減弱。
【關鍵詞】：長焰煤 熱解 固體熱載體 催化裂解 循環(huán) 共熱解
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ530.2
【目錄】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-10
• 目錄10-14
• 第一章 課題背景及文獻綜述14-30
• 1.1 前言14
• 1.2 煤熱解14-18
• 1.2.1 煤熱解過程14-15
• 1.2.2 煤熱解影響因素15-18
• 1.3 提高煤炭熱解焦油產率和品質的途徑18-22
• 1.3.1 預處理19
• 1.3.2 催化熱解19-20
• 1.3.3 提高加熱速率20-21
• 1.3.4 改變熱解氣氛21-22
• 1.3.5 共熱解22
• 1.4 煤熱解技術22-24
• 1.4.1 煤熱解工藝22-23
• 1.4.2 熱載體煤熱解工藝23-24
• 1.4.3 熱載體煤熱解工藝發(fā)展方向24
• 1.5 固體熱載體法熱解提高焦油產率和品質24-26
• 1.5.1 提高焦油產率24-25
• 1.5.2 提高焦油品質25-26
• 1.6 選題依據及研究內容26-30
• 第二章 實驗部分30-38
• 2.1 實驗原料30-31
• 2.2 熱載體的選取及制備31-32
• 2.3 實驗主要儀器與方法32-34
• 2.3.1 實驗主要儀器32-33
• 2.3.2 實驗方法33-34
• 2.4 熱解產物的分析34-38
• 2.4.1 氣體產物的分析34
• 2.4.2 液體產物的分析34
• 2.4.3 固體產物及熱載體分析34-37
• 2.4.4 熱解產物收率計算37-38
• 第三章 固體熱載體對神東煤熱解影響38-62
• 3.1 神東煤熱解條件的確定38-40
• 3.1.1 熱解溫度對熱解產物影響38-39
• 3.1.2 煤粒徑對熱解產物影響39-40
• 3.2 熱載體對神東煤熱解影響40-42
• 3.2.1 天然礦石及工業(yè)廢棄物對熱解產物影響40-41
• 3.2.2 半焦熱載體對熱解產物影響41-42
• 3.3 熱載體催化作用分析42-48
• 3.3.1 天然礦石與工業(yè)廢棄物催化作用分析43-45
• 3.3.2 半焦熱載體催化作用分析45-48
• 3.4 熱載體再生及循環(huán)性能48-56
• 3.4.1 高溫處理對熱載體性能影響48-52
• 3.4.2 橄欖石循環(huán)性能研究52-55
• 3.4.3 神東焦循環(huán)性能研究55-56
• 3.5 熱載體加熱方式對熱解影響56-57
• 3.6 負載型催化熱載體對熱解產物影響57-62
• 3.6.1 合成氣氣氛58-59
• 3.6.2 甲烷氣氛59-62
• 第四章 煤與液化殘渣共熱解研究62-74
• 4.1 神東煤與液化殘渣共熱解條件選取62-65
• 4.1.1 殘渣加入量影響63-64
• 4.1.2 殘渣粒徑影響64-65
• 4.2 共熱解半焦性質65-67
• 4.3 共熱解相互作用分析67-69
• 4.3.1 熱解特性分析67-68
• 4.3.2 相互作用方式探討68-69
• 4.4 神東煤與液化殘渣替代物（生物質）共熱解69-74
• 4.4.1 稻稈加入對神東煤熱解影響70
• 4.4.2 神東煤與稻稈熱解特性分析70-71
• 4.4.3 稻稈焦對神東煤熱解影響71-74
• 第五章 固體熱載體對神東煤與殘渣共熱解影響74-78
• 5.1 熱載體對共熱解產物影響74-75
• 5.2 共熱解焦循環(huán)性能75-76
• 5.3 熱載體加熱方式對共熱解影響76-78
• 第六章 總結78-80
• 6.1 結論78-79
• 6.2 不足與建議79-80
• 參考文獻80-88
• 致謝88-90
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文90

【參考文獻】

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本文編號：318229