探索煤在直流电弧等离子体中热解过程研究

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1、太原理工大学硕士学位论文煤在直流电弧等离子体中热解过程研究姓名：赵建斌申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：吕永康2003.5.1太朦理工大学硬士论文煤在童流电弧等离子体中热解过程研究摘要煤在电弧等离子体中裂解制取有机物(主要为乙炔)是二十世纪六十年代以来各囡科学家相继进行研究探索的有关煤高效、浩净、深度加工转化方武的重大课题。此工艺过程具有潜在熬王业应用魏景，考虑到我国贫油富煤的现实，以煤炭为原料利嘏乙炔对我善乃至世界均具有重要的战略意义。太原理工大学～碳纯学与纯蔓国家重煮实骏室与清华大学热能系合作对此进行了草有成效

2、的研究，该课瑟作为国家自然科学基金重点资助项目，其突破性进展必将改交煤炭资源涧用的格局。本文在选取了不同煤种实验的基础上，主要考察了乙炔产率、气相产物总收率(转化率)、乙炔在烃类中的选择性、忍炔和一氧化碳竞争性、比能耗等主要工艺指标变化对热解结果的影响，应用热瓣转化率和乙炔收率较高的几种煤进一步进行实验研究，确定了反应器i遐程浓度，找出了合适的淬冷位置，进l太原理王大学颧圭论文而考察了煤比焓、漳冷与否等对乙炔收率和选择性的影噙，丽后通过改变操作条件(功率、气氛比例)、改进反应器结构和热效率进一步考察，憨结了等离子体裂解煤产

3、生气相产物的变化规律和主要影响函素，指出煤中挥发份的质和量不仅影响乙炔收率，而且影响结焦过程。不仅脂肪族碳参与生成乙炔憋反应顶且芳香族的碳也参与了Z

4、炔的生成反应。乙炔和一氧化碳的生成反应是相互竞争的，淬冷和改善等离子体气氛中氢的院例有利于提高乙炔收率。过程的熟效率是该工艺过程的关键，而燕量向煤粒的传递又是煤在电弧等离子体中裂解形成乙炔机理的控制步骤，要受到操作条件的制约，因此改进反应器的结构和热效率可提意乙炔收率和抑制结焦过程。隧看以煤挥发份组成力基础，选取模型化合物研究发现脂肪族和芳香族化含物都参与了乙炔的生成和结焦过

5、程，但其作用各不相同，对过程的影响也不同。提熹乙炔收率，合适的煤种是根本，体系鲍温度帮院烩是兹提，氢的参与是关键。焦的抑制和转化是该工艺连续进彳予的缣证。芳烃类缩聚是等离子体炬中煤装解生成碳黑的一个重要II太原理工大学硕士论文途径。煤在等离子体中裂解产生的活性基团在气相中相互反应，结焦前驱物(芳烃类缩聚)在等离子体中进行聚合反应和扩散，若是气相聚合反应的速度充分大时，分子生长成高分子量，在气相中不能存留，因此形成粉末状碳黑；相反，气相反应速度低时，以低分子量状态向反应器壁扩散时间充分，故在反应器壁形成焦。等离子体煤裂解时固

6、相物质是形成碳黑类物质，还是在反应器壁上形成焦实际是控制生成物形态和性质的问题。控制工艺操作条件或改进反应器结构减少焦沉积于器壁，而转化成高品质碳黑类物质被带出体系，则对该工艺的连续运行和过程的经济性必定是有益的探索。关键词：等离子体，煤，热解，乙炔，碳黑III太原理工大学硕士论文STUDYONTHEPRoCESS0FCOALPYROLYSISINTHEDCARCPLASMAABSTRACTPyrolysisofcoalinanelectricarcplasmatoproduceorganicmatters(mainfor

7、acetylene)isanimportantsubjectwithrespecttousingcoalefficiently,clearlyanddeeply,thescientistsallovertheworldproceedtothisstudyoneafteranothersincethe60‘Softwenty’Scenturies．Becausethisprocesshasthelatentindustryapplicationforeground．witllconsiderationtothefactofo

8、urcountry’slackofoilbutrichincoal，producingacetyleriefromcoal(asthemainrawmaterial)hasimportantstrategymeaningtoOurcountryandeventotheworld．StateKeyLaboratoryofC1ChemisnyandTechnologyinTaiyuanUniversityOfTechnologyandthermalenergydepartmentofTsinghuaUniversitycoop

9、eratetoproceedthissubjectefficientlyasakeysubsidizingitemofnationalnaturalsciencefIlnd，itsbreakthroughwillchangingthesituationofcoalusingasresource。Base