铁元素对褐煤热解及气化特性的影响.pdf

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1、第l期(总第152期)煤化工No．1(TotalNo．152)2011年2月CoalChemicalIndusFeb．2011铁元素对褐煤热解及气化特性的影响杨利1．2王冬梅。尹丰魁。余江龙1．3(1．沈阳航空航天大学，辽宁沈阳110136；2．沈阳哪里学院，辽宁沈阳110136；3．辽宁科技大学，辽宁鞍山114051)摘要综述了铁元素对褐煤热解及气化的影响方面的研究进展，在褐煤中植入铁元素对褐煤热解和气化的半焦产物、气体产物的影响，分析了铁在褐煤热解和气化过程中的迁移和转化，并与褐煤中植入的其他金属元素产生的影响进行了简单对比。关键词铁元素褐

2、煤热解气化半焦挥发分文章编号：1005—9598(2011)一01—0023—04中图分类号：TQ534文献标识码：A的浓度、分散状态及化学形式。这些金属元素影响褐引言煤的热解特性及褐煤半焦在气化过程中对c0和HO褐煤中含有较多的碱金属、碱土金属和一定量的的反应性。过渡金属，这些金属元素对褐煤热解及气化特性有重通过把金属元素添加到经过酸洗脱灰预处理的要的影响。过渡金属元素中的铁元素具有催化活性煤样中，可以考察不同金属对褐煤热解及气化的影响。好、经济性好等特点。了解铁元素对褐煤热解和气化对于酸洗的煤样，采用离子交换法或者浸渍法[3-5]的影响，对

3、褐煤清洁利用技术的开发尤为重要，向褐进行金属元素的植入，植入的金属大都以离子的形式煤中植入铁元素对褐煤热解和气化特性的影响在文存在。离子交换法是将酸洗的煤样放入金属盐的水溶献中已有系统报道{]，对这些方面的研究也有利于液中搅拌，使用氨水或者盐酸调整溶液的pH值，直到我国褐煤资源的高效清洁利用。溶液的pH值保持不变，表明离子交换反应已经达到平衡。将煤样从溶液中分离，用去离子水反复冲洗，然1铁元素的植入方法后放在真空干燥箱内干燥。利用这种方法，金属离子褐煤原煤中含有较高的无机矿物成分，这些成分的植入程度主要取决于盐酸滤液中离子的数量。浸对原煤的热解

4、和其半焦水蒸气气化反应具有催化作渍法是将酸洗的煤样浸渍到金属盐的水溶液中，混用。目前研究最多的是其中的碱金属K和Na、碱土金合物放到真空旋转蒸发器中进行干燥，使其中的水属ca和Mg以及过渡金属Fe等组分。在褐煤中，碱金分蒸发。两种植入方法对气体产物的浓度分布和半属和碱土金属阳离子大部分以羧基化合物可交换阳焦产量有一定的影响，通常离子交换法的效果要好离子的形式存在，另一部分以氯化物的形式溶于孑L体于浸渍法，。系的水分中。褐煤中的铁元素也以可交换阳离子的金属元素的前驱体大都是可溶性金属盐类。其中形式存在，并在水蒸气气化时有明显的催化作用。一碱金属氯

5、化物如NaC1和KC1等在海水和岩盐中易于般说来，煤基质中的金属元素的催化活性取决于它们得到，钙的化合物通常来自于价格低廉的ca(0H)和CaCO。而硝酸盐、氯化物和硫酸盐则是铁元素植入使用的主要前驱体。H．Yamashita等利用Fe(N03)3·基金项目：国家自然基金项目(No．20976106)；国家重点基9H20、FeC1·6H20、(NH4)3Fe(C204)3·3H20、FeSO4·7H20作为础研究发展汁划973项日子课题(No．2005CB221203)铁元素植入的前驱体，比较了不同的前驱体对半焦在收稿日期：2Ol0—11—21

6、作者简介：杨利(1977一)，男，2005年本科毕业于沈阳气化过程中的转化率，得了其对半焦在气化过程中J二业大学热能与动力工程专业，在读硕士研究生，讲师，从的转化率的影响顺序为：If＼0；)3·9H20>FeSO·7H20>事洁净煤技术的研究。(NH4)3Fe(C204)3·3H20>FL-(’till?0。因此，Fe(NO3)3’9H2024煤化工2011年第1期和FeSO·7H0经常作为铁元素植入的前驱体，而不含著。钾催化剂对H：的热解产量影响很大，在675℃时，硫的铁催化剂的植入和使用在文献中报道则更多。cHl}产量略有下降。杨景标等[H

7、-13]对植入金属元素的样品在惰性气氛中热解的气体产物分布进行了深2铁元素对褐煤热解特性的影响入研究，结果如表1所示。从表1可以看出，铁元素的2．1对半焦产率和挥发分产量的影响植入使挥发分气体中H的浓度增加，而cO的浓度降图】⋯为酸洗煤和植入铁元素的煤样品在惰性气低，这与文献[1]的结论一致。这是由于铁元素显著催氛条件下不同温度快速加热热解后半焦产率的对比。化了c0与H，0的变换反应。表1添加不同金属元素对褐煤热解气体产物浓度的影响＼羹co浓度H。浓度co浓度cH浓度粹{LFe降低升高降低920K时最大·Ni无明显影响升高升O00K降低高K无明

8、显影响高于原煤降低50％有所下降Ca降低升高高于原煤低于原煤温度_／K一▲一-S1酸洗煤～·一s3植入铁元素煤图1酸洗煤和植入铁元素的煤样品热解后2．