探索煤化过程的热解模拟研究

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1、太原理工大学硕士学位论文煤化过程的热解模拟研究姓名：赵融芳申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：朱素渝;黄伟2001.4.1查昼堡三查兰堡主兰堡丝圭——————————一摘要Y373217f天然煤化过程在一定程度上等同于实验室条件下的热解过程＼以及有机质成熟过程中时间和温度之间存在丰唠效应，这些理论指导和推动了煤成烃类气体的研究进展。，本论文综述了用实验室条件下的热解过程模拟天然煤化过程的理论依据和研究进展，分析总结了各主要因素(温度、压力、恒温时间、升温速率等)对热解过程和模拟实验效果的影响。并在此基础上，运用热重分析方法和改进的封闭系统热解法，更深入地研究了

2、主要工艺参数(如温度、压力、恒温时间、升温速率等)对煤样热解产物组成和特性的影响，更系统地研究了四种变质程度不同的神木、大同、东山和阳城煤在较低温度范围(3500C一5500C)内、较慢升温速率(5K／rain)和较长恒温时间(24hr)条件下的热解过程，并运用现代仪器分析技术(如气相色谱、傅立叶变换红外光谱、x一射线衍射光谱、元素分析等)定性或●定量地分析了热解所得气、液、固三态产物的组成和特性。l实验研究得出以下结论：、1．首先，不同温度下热解所到的序列化固态产物元素分析，以及标志其成熟度的H／C～O／c(原子比)VanKerevelen演化图都表明：在本实验所

3、采用工艺条件下。运用本论文所选用的改进高压反应装置进行煤样的热解模拟研究是可行的。2．固态产物的红外光谱(FTIR)特征吸收峰强度相对比值分析和x射线衍射(XRD)芳香微晶结构参数分析都表明：随着热解终温的提高，各煤样热解所得图态产物成熟度增加，只是变化幅度随原煤样变质程度而不同。，．、r}^‘p‘¨-奎壁望三奎堂堡主堂壁笙塞．一——3．气态产物组成和特性随着热解终温升高，单位重量煤热解生成气体总体积增大，其中各主要组分所占百分数(以体积计)的变化规律大体上有：1)热解早期生成气体中含氧化合物(主要是二氧化碳)占绝对优势，尤其是对于煤样本身含氧量较高的煤样，二氧化碳

4、优势更明显，这一点可以从气态产物元素分析数据图表中看到。2)生成甲烷和氢气的主要反应取决于反应体系中活泼氢的浓度，而反应过程中氧的释出、其它烃类物质的生成等与甲烷和氢气的生成是竞争反应；另一方面，随着热解程度增加，煤样成熟度增加，煤本身元素组成、官能团类型及其含量发生变化；反应所用的“较低升温速率和较长恒温时间”实验条件，对热解过程中体系内传热、传质效果的影响等。以上这些因素综合作用，使得甲烷和氢气这两种主要气态纽分含量有随热解温度升高先逐渐增大，然后略有下降的变化规律。尽管以体积分数计算的气态产物各主要组分变化规律存在上述变化规律，但如果以重量计，则各组分含量都呈

5、现随热解温度逐渐增大的变化规律，只是变化幅度不同而已。，一关键词Z7赢，热矿7模∥元办析，红外横务析，X～射线衍射分析，气相色谱分析√vⅡ奎星里三盔兰堕主兰堡垒壅——ABSTRACTThelaboratorypyrolysisandnaturalcoalificationprocessesofcoalareparalleltosomedegree，andtherolesoftimeandtempera’tureintheevolutionoforganicmattersareinterchangeable．Thesetheoriesguideandpropelthe

6、improvementofstudyofgenerationofhydrocarbonsfromcoal．Inthisdissertation，thetheoreticalbasisanddevelopmentofthesimulationofnaturalmaturationprocessofcoalwithlaboratorypyrolysisareelucidated．Severalmainfactorsthatinfluencetheprocedureofpyrolysisofcoalandtheaccuracyofsimulationexperimenta

7、reanalysed．Furthermore，withtheanalyticmethodsofTG-DTAandimprovedClosed-systempyrolysis，theeffectsofmaintechnologicparameters(suchastemperature，pressure，heatingrate，residencetime，andsoon)onthecompositionandcharacteristicofgasesproductsafterpyrolysisaredeeplyinvestigated．Simultaneously