反应气氛对平朔煤热解反应性能的影响.pdf

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1、第37卷第3期煤炭转化Vo1．37NO．32014年7月C0ALC0NVERS10NJu1．2014反应气氛对平朔煤热解反应性能的影响史雪君”汪勤亚马委元吴道洪。摘要在固定床反应器上研究了平朔煤在N2，H2，CH／co2和CH／co2(catalyst)不同热解气氛下的煤热解性能．主要考察了不同热解气氛下的热解温度和升温速率对焦油、水、半焦产率以及脱硫率的影响．结果表明，甲烷在催化剂的作用下能够产生大量的CH基团，CH基团能使煤热解产生的自由基更稳定，从而提高焦油产率．平朔煤在CH／co(catalyst)气氛下热解的焦油产率最高，在600℃的热解温度下，焦油、水、半焦产率

2、和脱硫率分别为33．5，25．8，69．5和25．3(质量分数)，其中焦油产率为相同条件下H和Nz气氛下热解的1．6和1．8倍．关键词平朔煤，催化热解，焦油中图分类号TQ53o．20引言影响规律·1实验部分煤热解工艺是煤炭在气化、燃烧或其他方法利用前，在相对温和条件下将煤中富氢组分以液体和1．1煤样气体的形式提取出来，从而提高煤炭的利用效率．通常，煤干馏的气体中含有约40的氢气和20～本实验所用煤样为平朔煤(CPS)，粒度在3O的甲烷，而甲烷在催化剂的作用下，能产生包含10mm~50mm之间，随机取三个样品，命名为1，甲基和亚甲基等自由基基团[1]，如果这些自由基基2和3．

3、煤样的工业分析和元素分析见表1．由表1团和煤热解过程中产生的自由基以及小分子物质接可以看出，平朔煤的水含量较低，全水只有约5，但触，则可以转变为焦油，从而提高煤热解过程中焦油表1煤样的工业分析和元素分析(％。ad)的产量．Douglasaetal[2报道了一种LiO2催化剂，Table1Proximateandultimateanalysisofsamples(，ad)在580℃的反应温度下，于CH-N。O气氛下烟煤热解的液体产率高于相同条件下N气氛下的液体产率．Egieboretal[3]研究了Highvale煤在CH4和Ar气氛下的热解，发现CH气氛下煤热解的转化率高于

4、Ar气氛下的转化率．CalkinsetalL4在甲烷*Massfraction．气氛下对煤快速热解时发现，对于某些煤种，甲烷可灰含量较高，且变化较大，平均灰含量达18左右，以在煤中的矿物质和半焦的催化作用下发生裂解，干燥无灰基挥发分约31，硫含量约0．7．产物为乙烯或其他低分子碳氢化合物．廖洪强1．2格金实验等使用H，CH和CO的混合气体组成的模拟焦炉气进行煤热解实验．结果表明，高温时CH和按GB／T1341—2007进行煤格金低温热解实H问的协同作用提高了煤气和焦油的产量，CH验．将热解炉通电加热至300℃，并保持此温度．将的存在使焦油组分轻质化，改善了焦油质量．本实验装

5、有2Og物料的热解管插入炉内，并使热解管支管在上述研究的基础上进行了平朔煤在Nz，Hz，紧靠炉I=I，从300℃开始，以5℃／min的升温速度CH／co和CH／co2(catalyst)不同热解气氛下将热解炉继续加热至600℃，并在此温度下保持的煤热解性实验，考察热解温度、热解气氛和升温速15min，停止加热．实验过程中，煤样分解产生的焦率等工艺条件对焦油、水和半焦产率以及脱硫率的油、水蒸气和煤气经热解管支管进入锥形瓶，焦油和1)博士，2)高级工程师I3)教授级高级工程师(通讯作者)，北京神雾环境能源科技集团股份有限公司，102200北京收稿日期：2013-i0—27I修回

6、日期：2013-12—16煤炭转化水蒸气在锥形瓶中冷凝，煤气则由导气管排出．称取验)．由表2可以看出，焦油和煤气产率均较高，分别所得焦油、热解水、半焦和煤气的质量，并计算其收率．可达8．4和8．1，半焦产率达75．0．表2格金热解实验(％，ad)1．3催化剂制备Table2Gray-kingassayofcoal(，ad)1．5La2O3—1．5CeO一10Ni／7一A12O。催化剂采用真空浸渍法制备，催化剂载体为丫一Alo。小球(2mm～3ram)，催化剂上Ni的负载量为10(质量分数)，LaO。的负载量为1．5(质量分数)，CeO的负载量为1．5(质量分数)．将浸渍后的

7、催化剂在l10℃干燥2h，然后在800℃空气中焙烧2．2热解气氛对煤热解气体组成的影响6h，在700℃下H。还原4h，制得还原态1．5La2o3一1．5CeO2—10Ni／7一A12O3催化剂．表3是热解气氛对煤热解气体组成的影响．由表3可以看出，平朔煤在CH／co(catalyst)气氛1．4热解实验下热解时CO的体积分数远远高于H和N气氛煤在不同反应气氛下的热解反应在自行设定的下的体积分数，这是因为煤在CH／co(catalyst)固定床反应器中进行，固定床反应器的结构见图1．气氛下热解时发生了甲烷二氧化碳重整