【摘要】：我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)中,石油與天然氣資源缺乏,煤炭資源相對(duì)豐富。其中80%以上的煤炭通過直接燃燒處理了,這樣會(huì)造成煤的利用低和高污染,其中低變質(zhì)煤包括低變質(zhì)煙煤和褐煤,約占全國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量的50%,該煤種煤質(zhì)優(yōu)良,富含揮發(fā)分,具有低灰、低硫、高活性的特點(diǎn),是中低溫?zé)峤獾睦硐朊悍N。本文主要針對(duì)低變質(zhì)煤——新疆煤的中低溫?zé)峤怏w系,開發(fā)煤熱解催化劑,有效調(diào)控?zé)峤猱a(chǎn)物的組成與分布。利用熱重-紅外聯(lián)用儀及自建的粉-粒流化床快速熱解裝置對(duì)新疆煤進(jìn)行熱解及催化熱解特性研究以及對(duì)產(chǎn)物特性進(jìn)行了分析。MCM-41分子篩通過水熱合成法進(jìn)行制備,改性催化劑用等體積浸漬法制備,對(duì)催化劑通過XRD、FTIR、SEM、EDS、NH3-TPD、BET等手段進(jìn)行表征。利用熱重-紅外聯(lián)用儀(TG-FTIR)主要研究了不同氣氛、不同分子篩、不同改性催化劑對(duì)新疆煤的熱解特性研究,并進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,不同氣氛下,在5%H2/N2氣氛下熱解使產(chǎn)物中C02、CH4、輕質(zhì)芳烴化合物逸出量增加,氫氣的加入有利于煤熱解過程；分子篩13X和MCM-41對(duì)新疆煤的熱解可以看出,13X對(duì)失重率有一定的提高,而MCM-41對(duì)失重率有一定的減少,兩種分子篩催化劑均對(duì)熱解產(chǎn)物的改善有一定的作用；改性催化劑對(duì)熱解的影響中,負(fù)載過渡金屬M(fèi)o時(shí),3.5%Mo/13X和3.5%Mo/MCM-41催化劑對(duì)熱解效果較理想；而負(fù)載雙金屬Co-Mo時(shí)3.5%Co-15%Mo/13X和3.5%Co-15%Mo/MCM-41催化劑相比負(fù)載單金屬M(fèi)o時(shí)效果好,對(duì)熱解產(chǎn)物的組成與分布有促進(jìn)作用；利用Coats-Redfern法進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,可以發(fā)現(xiàn),在加氫氣氛、添加分子篩催化劑和改性催化劑下可以有效地降低新疆煤活潑熱解段400-500℃的活化能,有利于煤的熱解過程,其中3.5%Co-15%Mo/13X與3.5%Co-15%Mo/MCM-41催化劑對(duì)活化能的降低作用較好。粉-粒流化床快速熱解實(shí)驗(yàn)對(duì)新疆煤進(jìn)行熱解及催化熱解特性研究,在不同氣氛、不同氣體流速、不同熱解終溫以及改性催化劑為流化介質(zhì)的條件下對(duì)新疆煤熱解產(chǎn)物的分布與成分進(jìn)行分析歸納。粉-粒流化床快速熱解實(shí)驗(yàn)研究不同熱解氣氛、不同氣體流速、不同熱解溫度及改性催化劑為流化介質(zhì)的條件下對(duì)新疆煤熱解產(chǎn)物的組成與分布影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,不同氣氛下,加氫熱解時(shí)焦油的收率略有提高,使BTX中苯的含量增加了56%；不同氣體流速下,當(dāng)氣速為0.28 m/s時(shí)熱解焦油收率達(dá)最大值；不同熱解溫度中,焦油收率先增大后減少,650℃時(shí)達(dá)最大值為8.03%,BTX收率隨著溫度的升高而增加；催化熱解實(shí)驗(yàn)中,3.5%Co-15%Mo/13X和3.5%Co-15%Mo/MCM-41催化劑為流化介質(zhì)時(shí),對(duì)比650℃新疆煤加氫熱解,焦油收率分別增加了13.8%和16.2%,BTX收率分別增加了65.5%和83.5%,利用GC-MS對(duì)催化熱解焦油組成進(jìn)行分析可知,對(duì)輕質(zhì)芳烴和稠環(huán)芳烴的生成有一定的促進(jìn)作用,可見改性催化劑對(duì)焦油的輕質(zhì)化有促進(jìn)作用。
【圖文】：

圖１－１邋２０１４年中國(guó)一次能源消費(fèi)占化逡逑

２邋一邋４邋Ｐ邋甲逡逑。／）—＞１邋Ｉ，＿＿了邋邐？Ｃｈａｒ逡逑圖１－６日本煤快速熱解工芝流程逡逑Ｆｉｇ．邋１－６邋Ｓｋｅｔｃｈ邋ｏｆ邋ｆｌｏｗｃｈａｉ＇ｔ邋ｏｆ邋Ｊａｐａｎｅｓ邋ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ逡逑我國(guó)中低溫干溜典型技術(shù)是由大連理工大學(xué)開發(fā)的固體熱載體新法干饋技術(shù)口Ｗ，如逡逑圖１－７，Ｗ干煤和熱半焦混合發(fā)生熱解反應(yīng)。我國(guó)中低盈干溜技術(shù)主要用直立爐干溜工逡逑藝，其中內(nèi)熱式干飽爐應(yīng)用普遍。在陜北與鄂爾多斯地區(qū)廣泛采用的是內(nèi)熱式直立爐干逡逑溜工藝。該干溜工藝只適合于塊煤，而對(duì)占總量７０％的粉煤不能使用。逡逑Ｆｌｕ巧掙屯丐￣１邐邐逡逑斗ｆp間邋邐逡逑邐－ｔ－ｃｎｎ逡逑申一邋ｊ邐ｉＴ－巧，Ｍ邋１５逡逑＞２、妙ｊ邋ｇ}插義希殄澹�？�Ｉ？廣Ａｗ逡逑＾邐Ａｓｈ邐Ｔａｒ逡逑圖１－７新法干館工藝流程逡逑Ｆｉｇ，，邋１－７邋Ｎｅｗ邋曲ｅ化ｏｄ邋ｏｆ邋ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ邋ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ逡逑５逡逑
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ530.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2614208