收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

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  
【摘要】:煤的热转化是当前煤炭加工利用中最重要的过程,而煤热解是煤转化的最基本过程。煤无论是进行燃烧,还是气化、液化、干馏,都有煤的热解作为其初始和伴随反应,对后面的转化步骤有重要影响,煤的热解与煤的热加工技术关系极为密切,煤热解过程的深入研究对煤的热加工转化过程有直接的指导作用。本文从煤、有机显微组分、煤抽提物和具有准确分子结构模型化合物不同尺度重点研究我国典型动力煤种热解过程中其有效组分的转化特征,主要包括以下几方面内容: 1.选取了10种中国典型动力煤种,系统考察了不同热解条件下煤热解产物的分布、逸出规律、组成和性质;研究和探讨了煤中C、H、O元素不同热解温度下在产物中的分布及其变化规律。主要结论如下: 煤在热解过程中,700℃时大部分的挥发分已经释放,与此对应的是在300-700℃温度范围,气相和液相产物的产率快速增加。900℃时煤中的碳大部分残留在焦中,而H和O元素在焦中存在很少,绝大部分以焦油和气体产物的形式释放出去。在400-700℃温度范围内,焦中的碳所占的比例呈明显的下降趋势,相对应的是进入热解气体和焦油中碳呈增加趋势。400-700℃温度范围内大量的烃类气体和焦油产生,使得焦中氢迅速减少。700℃以后,焦中氢比例仍然呈下降趋势,主要是由于热缩聚反应放出氢气造成的。超过75%以上的煤中氧进入到了热解含氧气体,只有不到10%的氧进入到焦油中,焦中氧含量降低主要发生在400-700℃。热解气体中各组分的逸出规律明显不同。从10种煤的各热解产物释放随温度的变化规律看,热解产物的释放强烈依赖于热解温度,对煤阶不敏感,但是产物的释放量与煤阶密切相关。 2.采用热重分析仪和热解-红外光谱联用仪(Py-FTIR)考察了神府镜煤四氢呋喃抽提物的热解过程。热重的研究结果表明:抽提物的热解失重行为与镜煤的热解失重行为有很大不同,抽提物有两个明显的DTG峰,190℃左右时出现一个DTG峰,在439℃出现第二个DTG峰,与镜煤相比,抽提物的失重速率显著高于镜煤,且最大失重峰向低温区移动。抽提物的热解产物中脂肪烃的释放量多于镜煤,而且脂肪烃类产物释放的温度区间小,说明脂肪烃的释放更集中和快速, 太原理工大学博士学位论文 但是甲烷的生成量明显少于镜煤;抽提物热解产物中有少量的co:生成,几乎没 有产生CO。热解过程中抽提物易融化、膨胀。 3.对两种有机显微组分热解特性和差异进行了比较研究,实验结果表明:镜 质组的失重量比丝质组大,镜质组达到最大失重速率的温度小于丝质组。镜质组 热解产物中的脂肪烃含量要大于丝质组和原煤;原煤的甲烷放出最大,镜质组其 次,丝质组最少。CO:的释放量由大到小的顺序是丝质组原煤镜质组,而且丝 质组CO:释放温度范围要大于原煤和镜质组。 4.选取了12种与煤分子结构中含氧官能团相关的含氧模型化合物,系统考 察这些含氧模型化合物热解特性,结合实验结果对上述含氧模型化合物的热解机 理进行了分析和推断,得出了下面的结论: 芳香酸的热解机理主要是正离子型机理,自由基机理的可能性较小。酚在受 热的情况下会放出HZ,并确认是由于分子中O一H键断裂而产生的,O一H键断裂 后生成酚氧基(C6H50),而且酚的热分解不会导致分子内的C一O键的断裂。可以 肯定酚类的热解过程有CO的丢失,并伴随六元的芳香环变为五元环。芳香酮主 要发生a碎裂,醛类的质谱行为与酮类是很相似的,也是通过。碎裂形成偶电子 离子,然后通过i碎裂过程失去CO。烷氧基热解的一条路线是烷氧基中的氧以 CO的形式放出,另一条路线是烷氧基中的氧形成酚轻基,失掉烷基,醚键的断 裂伴随着酚轻基的形成。杂环氧的热解可以产生CO,但热分解的温度高,并伴 随着环的破裂。 5.考察了高邻土、蒙脱石粘土矿物质对直链烷烃的催化裂解,结果表明,矿 物质对直链烷烃的催化裂解生烃的效果是明显的,其中蒙脱石的催化作用最大。 氧化钙和Y一A120。是通过吸附裂解对挥发分的释放起抑制作用。 6.芳烃上的甲基的断裂产生甲基自由基的过程需要较高的温度,与甲基苯或 多甲基取代苯相比,乙基苯或更长链的烷基取代苯热解更易产生甲基自由基,产 物中的甲烷量要多。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前16条
1 刘宣佐;姚宗路;赵立欣;丛宏斌;宋锦春;霍丽丽;任雅薇;;数值模拟秸秆热解过程影响要素及其应用分析[J];中国农业大学学报;2020年02期
2 王云飞;邹影;杨阳;宁海荣;王凤;冀茂荣;田继兰;;煤中矿物质对热解过程N化物的影响[J];当代化工研究;2020年08期
3 曾凯斌;蒋斌波;陈纪忠;;竹材热解过程的动力学[J];化工学报;2006年02期
4 毛艳艳;马增益;余量;严建华;陈玲红;岑可法;;废弃印刷线路板热解过程中溴的转化[J];浙江大学学报(工学版);2009年05期
5 常丽萍,赵娅鸿;煤中固有矿物质在热解过程中对氮释放的影响[J];煤炭转化;2005年02期
6 林彬;祁鑫鑫;王厚旺;吴磊;王鹤寿;;不同升温速率对烟煤热解过程的影响及其动力学分析[J];煤矿现代化;2022年03期
7 张成;李婷婷;曲世俊;李冬;陈刚;;煤温和热解过程中汞释放形态及分布规律研究[J];工程热物理学报;2012年11期
8 王娜,李文,李保庆;煤多段加氢热解过程的研究(Ⅰ)反应条件对产物分布的影响[J];化工学报;2001年05期
9 王成刚,朱军,韩景智,赵秦生;碳酸锰热解过程的动力学[J];中国有色金属学报;2000年01期
10 林木森;蒋剑春;;杨木屑热解过程及动力学研究[J];太阳能学报;2008年09期
11 李金泽;王杰平;孙章;;煤及其热解过程中微观结构的光谱学研究进展[J];燃料与化工;2020年02期
12 马洪亭;王芳超;杨国利;郝夙枫;王明辉;;三种典型医疗废物热解过程的差热分析[J];化工进展;2012年04期
13 刘翔;张洋;孙军;丁涛;曹燕;;基于热重-红外联用技术的狼尾草热解过程分析[J];南京林业大学学报(自然科学版);2012年05期
14 王娜,李文,李保庆;煤多段加氢热解过程的脱硫脱氮效应研究[J];燃料化学学报;2001年01期
15 宋银敏;滕英跃;李娜;何润霞;刘全生;王云飞;;胜利褐煤及盐酸洗煤热解过程中微结构演变特性研究[J];燃料化学学报;2021年04期
16 刘敏;王永刚;陈贵锋;史权;HU Yong-feng;赵鹏;;高分散铁系催化剂对煤加压低温热解过程中硫元素迁移影响(英文)[J];燃料化学学报;2021年04期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 修健;张秋民;关睮;何德民;许英梅;;利用热重分析方法验证油页岩和煤共热解过程中发生协同作用的现象[A];第九届全国化学工艺学术年会论文集[C];2005年
2 李梅;李佳佳;金权;徐荣声;;TG-MS-FTIR研究炼焦煤中的硫在热解过程中的逸出特性[A];第三届能源转化化学与技术研讨会摘要集[C];2018年
3 孟德喜;;大颗粒煤块热解过程中的传热研究[A];第三届能源转化化学与技术研讨会摘要集[C];2018年
4 张代林;李伟锋;郑明东;;炼焦煤的热解过程研究[A];2012冀苏鲁皖赣五省金属(冶金)学会第十六届焦化学术年会论文集[C];2012年
5 王颖莉;魏凤华;李亚妮;;中药牡蛎煅制热解过程中的物理化学特性与动力学研究[A];第十三届全国化学动力学会议报告摘要集[C];2013年
6 徐龙;杨建丽;刘艳;刘振宇;马晓迅;;废轮胎热解过程中含硫气体的逸出特征[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(下)[C];2006年
7 周仕学;郭俊利;赵长青;任鹏;刘文涛;;强粘结性煤与生物质共热解过程中相互作用的研究[A];中国煤炭学会第六届青年科技学术研讨会论文集[C];2000年
8 王龙;吕国志;朱小峰;张国权;冯伟;唐方方;张廷安;;氯化铝溶液喷雾热解过程研究[A];第十七届(2013年)全国冶金反应工程学学术会议论文集(上册)[C];2013年
9 班延鹏;刘全生;王琰;特古斯;李娜;智科端;;NaOH处理胜利褐煤对热解过程气体产物的影响[A];2015年第十四届全国应用化学年会论文集(下)[C];2015年
10 李娜;甄明;冯伟;赵斌;宋银敏;智科端;刘全生;;不同变质程度煤燃烧反应性及FT-IR分析其热解过程结构变化[A];第二届能源转化化学与技术研讨会会议指南2015[C];2015年
11 覃宗华;万泉;李姗姗;傅宇虹;谷渊涛;牛延慧;杨美稚;;蒙脱石-烟草混合物热解过程的热红联用[A];中国矿物岩石地球化学学会第15届学术年会论文摘要集(1)[C];2015年
12 余广炜;廖洪强;蔡九菊;;聚氯乙烯与煤混合共热解过程中HCl析出特征[A];第七届(2009)中国钢铁年会大会论文集(中)[C];2009年
13 秦志宏;郭伟;李春生;;煤中有机氯和溴的GC/MS分析与赋存形态研究[A];2015年第十四届全国应用化学年会论文集(下)[C];2015年
14 王宝凤;李丽荣;黄亚茹;朱永满;亢强;张进军;;冠醚在煤与生物质共热解过程中对As和Pb变迁行为的影响[A];中国化学会第28届学术年会第1分会场摘要集[C];2012年
15 龙世刚;孟庆民;汪志全;冯新华;毛鸣;;废塑料热解过程气相成分分析及造粒方法的选择[A];2004年全国炼铁生产技术暨炼铁年会文集[C];2004年
16 王立;陈雪莉;赵英杰;;稻草与煤固定床快速共热解焦特性研究[A];上海市化学化工学会2012年度学术年会论文摘要集[C];2012年
17 樊俊杰;金晶;代纪邦;;超细煤粉热解特性的试验研究[A];中国动力工程学会第三届青年学术年会论文集[C];2005年
18 樊红军;李璐;;煤中的弱键合结构及其热解机制初探[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第四十六分会:燃烧化学[C];2016年
19 丁勇;程振民;袁佩青;袁渭康;;长链烷烃和长链芳烃在超临界水中热解的机理较[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(下)[C];2006年
20 王苏;闫卫锋;马伟;范秉诚;何宇中;李帅辉;崔季平;;酚醛树脂热解的激波管实验[A];第一届高超声速科技学术会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 刘生玉;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[D];太原理工大学;2004年
2 崔童敏;快速热解过程中煤生物质初次破碎机理及其化学结构变化的研究[D];华东理工大学;2017年
3 杨凯;城市污泥热解过程中的热分析及热解气的净化[D];燕山大学;2018年
4 吕超;金属氯化物热解过程的数值模拟[D];东北大学;2017年
5 王美君;典型高硫煤热解过程中硫、氮的变迁及其交互作用机制[D];太原理工大学;2013年
6 雷鸣;木质素结构单元间主要化学键连接在热解过程的断裂与重组机制研究[D];华南理工大学;2019年
7 陈汉鼎;稻草烘焙过程和后续热解过程中氯和钾的迁移机制[D];华东理工大学;2017年
8 田科;有机固体废物热解过程中氮氯的迁移及制备催化剂机理探究[D];中国科学技术大学;2016年
9 程皓;木质素热解过程化学键的断裂规律与产物调控途径[D];华南理工大学;2017年
10 胡亿明;木质生物质各组分热解过程和热力学特性研究[D];中国林业科学研究院;2013年
11 石磊;煤共价键结构在热解过程中的阶段解离研究[D];北京化工大学;2014年
12 桂本;基于二次反应最小化条件下聚氯乙烯热解过程及初生产物的研究[D];华中科技大学;2013年
13 孙云娟;生物质与煤共热解气化行为特性及动力学研究[D];中国林业科学研究院;2013年
14 王颖莉;远志主要化学部位特性的研究及其干燥热解过程的影响[D];太原理工大学;2012年
15 孔令浩;类煤结构模型化合物的热解研究[D];大连理工大学;2015年
16 冯昱恒;化工危废在燃烧热解过程中氟氯气体的析出和脱除机理的研究[D];浙江大学;2014年
17 沈祥智;生活垃圾中主要可燃组分热解特性的试验研究[D];浙江大学;2006年
18 王晴东;基于多物理场的褐煤微波热解制气特性及机理研究[D];武汉科技大学;2016年
19 陈吟颖;生物质与煤共热解试验研究[D];华北电力大学(河北);2007年
20 罗万江;油页岩热解过程及产物析出特性实验研究[D];西安建筑科技大学;2016年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 薛亚明;煤与玉米芯共热解过程中硫释放行为研究[D];内蒙古大学;2020年
2 贺志宝;神府煤加氢热解过程研究[D];大连理工大学;2016年
3 何雪程;混煤热解和燃烧条件下的氮析出效应研究[D];华北电力大学(北京);2019年
4 辛馨;城市生活垃圾热解过程HCI、H_2S、NH_3的析出特性研究[D];武汉轻工大学;2019年
5 时鹏;微波场强化印尼油砂热解过程研究[D];天津大学;2018年
6 姚兰;玉米芯低焦油热解过程研究[D];天津大学;2018年
7 马玉川;工艺条件与助剂对褐煤热解过程固相硫脱除规律的影响研究[D];太原理工大学;2019年
8 李海杰;褐煤热解过程氧的迁移与调控[D];太原理工大学;2019年
9 赵聪;工艺条件及助剂对吕梁高硫肥煤热解过程固相氮脱除规律的影响研究[D];太原理工大学;2019年
10 肖博文;水蒸气对煤热解过程硫迁移影响的实验研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
11 何勇;辽河稠油热解过程及产物性质研究[D];华南理工大学;2018年
12 石国京;新疆低质炼焦煤改质炼焦及热解过程煤化学结构演变规律研究[D];重庆大学;2018年
13 张青云;生物质与煤共热解行为及煤焦质量研究[D];重庆大学;2018年
14 李聪;废弃印刷线路板热解过程的传热特性研究[D];天津大学;2018年
15 王阳;基于苯甲酰化的纤维素低温热解过程中脱水糖组分的定量分析研究[D];华中科技大学;2017年
16 关若楠;赤泥对市政污泥热解过程中氮转化影响规律的研究[D];华中科技大学;2018年
17 尹杰;纤维素催化热解过程中化学结构演化对燃烧动力学的影响[D];长沙理工大学;2018年
18 杨暖暖;高硫煤热解过程中硫释放与迁移的研究[D];内蒙古大学;2018年
19 王澜;不同钠盐对准东五彩湾煤CO_2气化影响研究[D];华中科技大学;2016年
20 孙琪琪;准东煤预处理及快速热解过程中钠的迁移转化规律研究[D];华中科技大学;2016年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 记者 程靖峰;陕西粉煤回转热解成套技术国际领先[N];陕西日报;2019年
2 全媒体记者 张智仁;热解站报停,生活垃圾转运 还山村群众清新空气[N];德宏团结报;2021年
3 记者 张姣姣;尽快促成垃圾热解项目落地西安[N];各界导报;2018年
4 本报记者 闫志强;热解新技术将垃圾变“废”为“宝”[N];中国能源报;2016年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978