褐煤热解定向转化的实验研究

【摘要】：褐煤提质是低阶煤加工利用的重要途径之一。热解产物中焦油及其中的酚类化合物尤其是低级酚(苯酚、甲基苯酚、二甲基苯酚)的含量相当可观且工业利用价值高。本论文利用电加热固定床反应装置对云南昭通褐煤进行了热解实验,考察了热解反应条件对热解液态产物(焦油及低级酚)产率的影响,在此实验基础上优化了热解反应条件,同时采用与加氢催化实验相结合的热解反应条件提高低级酚产率,对拓宽焦油的非燃料油用途有现实意义。 在固定床反应装置上,结合热重分析仪、气相色谱、气质联用仪等分析手段,对云南昭通褐煤的热解及加氢催化热解过程中焦油及酚类化合物分布进行了定向转化的实验研究,考察了固定床热解实验条件对低级酚产率的影响规律,通过实验条件的改进以提高低级酚的产率。首先,通过加氢热解反应提高低级酚产率,基于降低氢耗及提高加氢效率的原则采用分段加氢的反应路径,降低了氢耗的同时提高了低级酚产率；其次,通过改变加料方式和提高升温速率以提高加氢热解中低级酚的产率；最后,结合氢溢流原理及加氢催化裂化工艺,将云南昭通褐煤快速加氢热解与催化反应相结合,采用在线催化的反应路径,改变催化剂的配比、催化方式等条件,焦油产率及焦油中轻质组分(BTX(苯、甲苯、二甲苯)、低级酚(酚、甲基酚、二甲基酚)、低分子萘(萘、甲基萘))的含量均有不同程度的改变。 主要研究内容及结果如下： (1)在固定床反应装置上以氮气为载气,考察了热解反应温度200～800℃、停留时间0～30min、载气流量100～400m1/min、升温速率5～30℃/min等反应条件,对云南昭通褐煤热解过程中焦油及酚类化合物产率的影响。实验结果表明：焦油产率在热解反应温度550℃、热解终温停留时间20min、载气流量200ml/min、升温速率为20℃/min的条件下达到最大值；随热解反应温度升高,总酚产率先升后降,在520℃时达到最大值；低级酚产率随热解反应温度的升高而增加；总酚产率随着停留时间的增加而增加,在10min后变化不明显；随着升温速率的提高,低级酚产率和高级酚产率均呈现上升趋势。 (2)在选取的热解反应条件下,通入氢气以提高低级酚的产率,为了提高加氢效率,采用350℃后再引入氢气并在450℃时停留10min的分段加氢反应路径,此反应路径较传统加氢热解工艺具有降低氢耗、提高焦油及酚类化合物产率的优点。 (3)根据提高升温速率可以提高热解过程中的低级酚产率的规律,在固定床热解反应器中,通过改变加料方式提高升温速率。在快速热解过程中,考察了热解反应温度、载气流量及停留时间等对焦油产率及酚类化合物分布的影响。实验结果表明：随着热解反应温度的升高,焦油产率先升高后降低,在520℃附近达到最大值；总酚产率呈现出与焦油产率相同的反应趋势,并在540℃左右为最大值；较慢速热解反应过程相比,快速热解过程中低级酚的产率明显提高。 (4)在快速热解反应条件下,结合氢溢流原理及加氢催化裂化工艺,考察了不同催化剂含量及催化方式(催化剂前置、后置)对加氢催化热解产物中焦油及轻质组分(BTX、低级酚、低分子萘类)含量的影响规律。首先利用热重分析仪对煤样催化热解转化率及反应过程进行了分析研究,选用Ni、Mo为活性中心的催化剂进行加氢催化热解实验。在固定床实验装置上进行了加氢快速热解实验,不同的催化剂浸渍液浓度及催化方式对于焦油中轻质组分具有不同的催化效果：对于低级酚、BTX的产率,后置9#催化剂效果最明显,对于低分子萘则后置3#催化剂效果最佳。采用自制催化剂进行的加氢催化热解反应,对于提高加氢效率、实现催化剂与半焦的分离、回收及再生、定向热解以提高焦油中高价值组分的产率有重要的意义。 【学位授予单位】：中国科学院研究生院（工程热物理研究所）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD849.2

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

Cr_2O_3聚集状态和助剂CeO_2对Cr_2O_3/Al_2O_3催化剂性能的影响    王士文,秦永宁,王洪栋

加氢处理催化剂的制备和表征Ⅰ.MoNiP/Al_2O_3催化剂的制备及助剂的作用    曹光伟,罗锡辉,刘振华,何金海

加氢处理催化剂的制备和表征Ⅱ.制备方法对MoNiP/Al_2O_3催化剂性质的影响    徐友明,李文库,何金海,罗锡辉

不同方法制备的CoMo/Al_2O_3加氢脱硫催化剂的表征    张孔远,刘爱华,燕京,郭建学,刘晨光

活性组分配比对加氢裂化催化剂性能的影响    樊宏飞;孙晓艳;崔国旗;蔡天锡;

陕北地区低温煤焦油提酚探讨    刘弓;陈亚妮;郝西维;

我国褐煤热解技术现状及发展趋势    罗鹏;严明;贾智刚;

热量法测定煤焦油中的混合馏分的酚含量    刘艳玲

LCC低阶煤转化提质技术的开发与应用    陈钢;黄学群;

浅谈褐煤研究的必要性及褐煤的性质    石文秀;张玉财;金管会;

加氢裂化装置氢气泄漏的防范对策    臧忠涛;

物理化学课程改革探索与实践    伊廷锋;朱彦荣;周安娜;岳彩波;诸荣孙;

异丙苯裂解反应动力学及HZSM—5沸石表面酸性的表征    刘秀英，王雪梅，李增和，马丽景，向守礼，张仁佑

环保节能型两段式煤气发生站节能及环保效果分析    苑卫军;秦利生;

两段炉上下段煤气比例调节影响因素分析    苑卫军;李建胜;秦利生;

MoO_3-V_20_5,MoO_3-TiO_2(锐钛矿型),MoO_3-WO_3和MoO_3-ZrO_2界面过渡层的非晶相结构    王智民,李永战

铋钼复合氧化物催化剂的结构及其对丙烷选择氧化反应的催化性能    杨汉培,范以宁,林明,许波连,陈懿

加氢处理催化剂的制备和表征Ⅱ.制备方法对MoNiP/Al_2O_3催化剂性质的影响    徐友明,李文库,何金海,罗锡辉

钯系催化剂的氨中毒研究    高正虹,吴芹,何菲,李振花,许根慧

超声波-微波法制备NiW/Al_2O_3加氢脱硫催化剂    刘学芬,张乐,石亚华,聂红,龙湘云

加氢裂化尾油做润滑油加氢原料的研究    刘海龙;

140×10~4 t/a加氢裂化装置循环氢控制分析    朱先升;

钙系添加剂对煤热解行为的影响    周锦文;

褐煤抽提腐殖酸技术及其应用研究现状    姜鹏威;马志军;李志鹏;

劣质煤混烧热解特性实验研究    范文武;

高压空冷器若干技术问题探讨    郭建华;

加氢裂化装置氢气泄漏的防范对策    臧忠涛;

碱性介质中Ni纳米线阵列电极对甲醇的电催化氧化    徐明丽;杨显万;张正富;

混捏法制备NiMo/TiO_2加氢脱硫成型催化剂    黄大华;陈闪山;李力成;杨祝红;陆小华;

国内外单段柴油加氢精制催化剂的研究进展    赵野;高金森;申宝剑;

镁基储氢材料的制备及对二硫化碳、噻吩的加氢性能研究    杨敏建

大型电站锅炉掺烧印尼煤的研究与应用    徐远纲

典型煤种热解气化特性研究    石金明

煤自然发火期快速预测研究    梁运涛

低挥发份劣质燃料循环流化床燃烧特性研究    李社锋

低阶煤水热改性制浆的微观机理及燃烧特性研究    赵卫东

选择性非催化还原与先进再燃技术的实验及机理研究    吕洪坤

基于Zn/ZnO的两步式热化学准循环制氢系统基础性研究    吕明

煤气化反应动力学及渣中残碳反应活性研究    许慎启

不同热解过程产物炭的理化性质及石油焦催化气化反应特性研究    吴幼青

水分对构造煤瓦斯解吸规律影响的实验研究    陈攀

生物质与煤共热解实验研究    朱孔远

义马煤气化反应性研究    谷小虎

褐煤对含染料废水的吸附与絮凝作用研究    郭喜亮

含氧模型化合物加氢脱氧催化剂的制备及其反应性能    包建国

脱氢芳樟醇酯化加氢合成乙酸芳樟酸的反应研究    王磊君

焦化蜡油碱性氮化物处理方法的研究    王莹

不同沉积环境下煤的热解与成浆性研究    杜开欢

水蒸汽和氢气气氛下褐煤固定床催化气化实验研究    战书鹏

气流床煤气化灰渣的特性研究    卢珊珊

加氢处理催化剂的制备和表征Ⅰ.MoNiP/Al_2O_3催化剂的制备及助剂的作用    曹光伟,罗锡辉,刘振华,何金海

加氢处理催化剂的制备和表征Ⅱ.制备方法对MoNiP/Al_2O_3催化剂性质的影响    徐友明,李文库,何金海,罗锡辉

ZSM-5/Y复合分子筛的酸性及其重油催化裂化性能    陈洪林,申宝剑,潘惠芳

CoMo／Al_2O_3和CoMo／TiO_2－Al_2O_3加氢脱硫催化剂的研    魏昭彬，辛勤

MoNiP／Al_2O_3加氢脱氮催化剂的研究金属分散状态对催化剂活性的影响    罗锡辉,何金海,Ｔａｉ－ＨｓｉａｎｇＣｈａｏ,ＳｔｅｖｅｎＡ．Ｂｒａｄｌｅｙ

褐煤固体热载体干馏新技术工业性试验    郭树才，罗长齐，张代佳，韩壮, 刘恒韫，康锡志，于兴国，胡贵河

担载型镍催化剂上CH_4/CO_2重整反应的研究 Ⅱ.添加Co对Ni/Al_2O_3催化剂性能的影响    黄传敬,郑小明

低温焦油馏分的组成和统计结构表征    李香兰,王仲英

MCM-41分子筛负载钼钴系催化剂的程序升温硫化研究    梁均方,郭锐,杨锡尧

Influences of Temperature and Coal Particle Size on the Flash Pyrolysis of Coal in a Fast-entrained Bed    

中国典型动力煤及含氧模型化合物热解过程的化学基础研究    刘生玉

煤热解产物的关联性研究    尤先锋

煤热解动力学及其挥发分析出规律的研究    降文萍

煤热解机理研究新进展    廖洪强，李文，孙成功，李保庆

煤热解过程中气态硫逸出特性的在线分析    徐龙,杨建丽,李允梅,刘振宇

铁催化剂对煤热解过程中氮元素迁移的影响    徐秀峰,顾永达,陈诵英

非平衡等离子体与煤热解反应机理    吕永康,宋建军,庞先勇,田亚俊,谢克昌

煤热解过程中NO_x前驱物气体脱除的探讨    尤先锋,刘美蓉,刘生玉,任军,谢克昌

采用TG-FTIR联用研究烟煤热解及热解动力学参数的确定(英文)    刘栗;邱朋华;吴少华;张纪锋;秦裕琨;

制备条件对煤热解制氢用NiO/γ-Al_2O_3催化剂活性影响的研究    张蕾;舒新前;

煤颗粒脱挥发分的数学模拟研究    王国金，李术元，王剑秋，钱家麟，朱亚杰

论新时期下的煤气化工艺    闫昭;张向沛;刘燕;

生物质与煤共热解研究现状    孙云娟;蒋剑春;徐俊明;李琳娜;戴伟娣;应浩;

钙系添加剂对煤热解行为的影响    周锦文;

煤热解转化排放物与环境    陈鹏;

加压条件下煤热解反应动力学试验研究    熊源泉;刘前鑫;章名耀;

西部煤热解过程中多环芳烃生成规律研究    程柱;董洁;焦海丽;李凡;

神府煤热解动力学研究    刘向荣;赵顺省;邓军;刘建新;

煤热解和部分气化生成气再燃烧抑制NO_x生成研究    尚校;高士秋;汪印;董利;许光文;郭景海;

铁矿煤球团内生还原气生产直接还原铁工艺及估算    苏亚杰;杜英虎;陈寿林;

煤的局部微观结构模型    王宝俊;章日光;凌丽霞;宋录智;

伊吾县与甘肃企业达成褐煤热解协议    通讯员 赵双跃

他把塑料垃圾变成宝    晓 柯

谢克昌院士获何梁何利奖    王若群

谢克昌获何梁何利基金奖励    爱青　文利

谢克昌院士获大奖    岳娟红　爱青 文利

呼伦贝尔褐煤热解环保项目将建    记者 呼跃军

满怀真情 扑下身子    特邀嘉宾：陈耀邦委员 徐永光委员 谢克昌委员 主持人：本报记者 张传亚 李志伟 罗旭

谢克昌当选中国工程院院士    记者 秦洋 李爱珍 通讯员 秦晓怀

冀州谋发展上项目势头强劲    杨万宁

伊旗百余重点项目建设提速推进    李慧君

甲烷低温等离子体活化与煤热解耦合过程研究    贺新福

煤热解与甲烷二氧化碳重整耦合过程中焦油的形成机理及组成分析    王鹏飞

高升温速率和压力条件下的煤热解和气化特性研究    温雨鑫

褐煤热解定向转化的实验研究    赵钢炜

中国西部弱还原性煤热化学转化特性基础研究    王俊宏

西部弱还原性煤热解特性研究    赵云鹏

氧/燃料燃烧方式下钙与铁对煤中氮释放特性的影响    顾颖

煤热解和煤与生物质共热解过程中硫的变迁    李世光

煤热解与甲烷二氧化碳重整耦合制油过程研究    刘佳禾

双流化床中煤热解—气化工艺试验研究    刘琦

改性13X催化剂上黄土庙煤热解反应特性研究    陈静升

矿物质对神木煤热解及燃烧特性的影响    王萍

酸洗脱灰对乌拉盖褐煤热解和酚类分布的影响    曾凡虎

金属盐类和金属氧化物对煤热解特性的影响    苏文娟

陕北府谷煤热解行为研究    赵宏彬

铁、钾添加剂对煤热解特征及硫迁移转化的影响    秦政

陕北锦界煤和府谷煤的催化加氢热解研究    马燕星

氮气及甲醇-氮气气氛下红河褐煤热解研究    张淋

双鸭山煤热解与甲烷水蒸气重整耦合制油过程研究    郑彭

新疆沙尔湖褐煤热解与成浆特性研究    袁传杰