双鸭山煤热解与甲烷水蒸气重整耦合制油过程研究

【摘要】：我国煤炭资源相对丰富,以煤炭为主的能源结构短时期内不会发生改变。相比于焦油产率较低的传统热解,加氢热解是提高焦油产率的有效方法,但昂贵的制氢成本是加氢热解发展的瓶颈问题。甲烷来源丰富同时具有最高的H/C比,是潜在的H2最优替代原料,目前将甲烷转化与煤热解相耦合的新工艺得到了广泛的关注。 本文以双鸭山煤为研究对象,以提高煤热解过程焦油产率为出发点,研究煤热解与甲烷水蒸气重整耦合过程(SRMP)对焦油产率以及性质的影响,并对焦油的生成机理进行了初步的讨论。 实验考察了双鸭山煤在N2、H2气氛下以及SRMP过程中热解焦油和半焦产率。结果发现随热解温度升高,加氢热解和耦合热解均有助于提高焦油产率和降低半焦产率,其中耦合反应在高温下对提高焦油产率影响显著,低温下对降低半焦产率效果明显。 为了进一步了解不同气氛下热解煤焦油组分及性质的变化,分别采用气质联用技术、气相色谱定量分析技术和模拟蒸馏技术对不同气氛下双鸭山煤热解焦油进行分析。结果发现耦合热解与加氢热解均可以提高轻油含量,降低沥青质含量。气相色谱对可气化检测的焦油成分分析结果表明,气氛对焦油可检测部分的苯类、酚类、萘类、脂肪烃类含量组成影响较小,但显著影响C1-C3取代基的分布。 论文对SRMP过程的机理进行了初步的讨论,认为耦合过程中产生大量的甲基自由基和亚甲基自由基等小分子自由基,这些小分子自由基可以稳定热解生成的大分子自由基生成焦油,同时又一定程度上抑制了大分子自由基之间的缩聚生焦,从而有利于焦油产率的提高。 【关键词】：煤热解 甲烷水蒸气重整 焦油 GC/MS 模拟蒸馏
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TQ520.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-9
• 1 文献综述9-19
• 1.1 煤的热解9-12
• 1.1.1 煤的热解过程9
• 1.1.2 煤的热解机理9-11
• 1.1.3 煤热解影响因素11-12
• 1.2 提高煤热解焦油产率的途径12-15
• 1.2.1 预处理13
• 1.2.2 加氢热解13-14
• 1.2.3 煤与焦炉气共热解14-15
• 1.2.4 催化热解与催化加氢热解15
• 1.3 甲烷转化与煤热解耦合过程15-17
• 1.4 选题依据和研究内容17-19
• 1.4.1 选题依据17-18
• 1.4.2 研究内容18-19
• 2 实验设备和方法19-24
• 2.0 煤样19
• 2.1 催化剂19
• 2.2 实验设备及流程19-21
• 2.2.1 甲烷水蒸气重整实验设备及流程19-20
• 2.2.2 热解实验设备及流程20-21
• 2.3 分析设备21-23
• 2.3.1 工业分析21
• 2.3.2 元素分析21
• 2.3.3 热重分析21-22
• 2.3.4 焦油的组分分析22-23
• 2.4 产物产率计算23-24
• 2.4.1 甲烷水蒸气重整反应23
• 2.4.2 热解反应23-24
• 3 双鸭山煤不同气氛下热解特性的研究24-33
• 3.1 煤样分析24-25
• 3.2 双鸭山煤热解和加氢热解研究25-26
• 3.3 甲烷水蒸气重整与双鸭山煤热解祸合过程26-32
• 3.3.1 甲烷水蒸气重整27-29
• 3.3.2 甲烷水蒸气重整与煤热解耦合过程(SRMP)29-30
• 3.3.3 煤热解与甲烷水蒸气重整耦合过程机理讨论30-32
• 3.4 本章小结32-33
• 4 双鸭山煤不同气氛下热解焦油分析33-48
• 4.1 双鸭山煤不同气氛下热解煤焦油的GC/MS分析33-42
• 4.1.1 双鸭山煤不同气氛下热解煤焦油的GC/MS分析33-35
• 4.1.2 双鸭山煤不同气氛下热解煤焦油的GC分析35-42
• 4.2 双鸭山煤不同气氛下热解煤焦油的模拟蒸馏分析42-47
• 4.3 本章小结47-48
• 结论48-49
• 参考文献49-54
• 致谢54-55

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