N2保护下热预处理对胜利褐煤热解产物分布的影响.pdf

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1、煤炭加工与综合利用76COALPROCESSING＆COMPREHENSIVEUTILIZATIONNo．2．2014N2保护下热预处理对胜利褐煤热解产物分布的影响秦中宇，刘闪闪，张书，黄鑫，许德平(中国矿业大学化学与环境工程学院，北京100083)摘要：采用管式炉反应器在惰性气氛下对胜利褐煤进行脱氧预处理，研究了热预处理对褐煤热解产物半焦产率、焦油产率及气态产物的影响。结果表明：热预处理使得煤半焦产率明显降低，焦油产率升高，气体生成量大于原煤。在600℃热解时，半焦产率最小，焦油产率最大。褐煤中含氧官能团之间的氢键会使得交联反应增加。关键词：褐煤；热处理预处理；热分解；煤液化

2、中图分类号：TQ530．2文献标识码：A文章编号：1005—8397(2014)02-0076-04褐煤氧含量高，其氧的赋存形态主要是以煤，采用高纯N保护下进行热预处理，分别考含氧官能团的形式存在，作为煤的大分子结构察热预处理对热解半焦、焦油、气产收率的影的一部分。褐煤的利用过程中，含氧官能团也响。为开发适宜工业应用的预处理工艺提供基础会参与化学反应。热解煤在不同的温度下发数据。生一系列的物理变化和化学反应的复杂过程，1实验部分是从煤中直接获取低碳燃料及高值化学品等产品的重要手段[6-7]。现有的热解技术存在焦油、1．1实验原料气产收率低、半焦反应性差的缺点，给工业应煤样采自内

3、蒙古锡林浩特煤田，属储量较高用及装置连续运行带来问题。在热解反应前，的褐煤。实验前，将块煤制备成粒径小于100目对原煤进行热预处理，能够脱除褐煤中大量水的样品，其工业分析和元素分析结果见表1。分和含氧官能团，可以达到调控热解产物分布表1原煤的工业分析和元素分析结果规律的目的。Zeng等用丝网反应器使得热解过程中二次反应最小化的条件下，对LoyYang煤进行热预处理，发现水分对焦油产率和焦产SL73．304．260．990．822O．6422．2434．4643．310．70酉率的影响很小，含氧官能团之间的氢键会导致注：(1)一游离干灰；(2)不同方法测定值；(3)干基快速热解过

4、程中交联反应的发生。Solomon等母酉一指出煤热解过程中的交联反应主要发生在低温1．2实验装置阶段焦油析出前(针对低阶煤而言)和中温阶段蕊焦油析出后，低温下的交联反应会导致低的焦油产率。由于实验条件或实验煤种的局限性，对于煤炭热解的研究不能得到共性的结论，为工业化设计提供可靠参数带来困难。本研究针对锡盟褐1一气瓶；2一阀；3一转子流量计；4一热电偶；5一反应器收稿日期：2013—11-28基金项目：国家大学生创新实验计划专项(2012，J121307)。6～加热炉；7一洗气瓶(焦油收集器)；作者简介：秦中宇(1989一)，男，吉林四平人，中国矿业8～气体净化瓶(饱和碳酸钠收集

5、器)；大学化学与环境工程学院2010级在读本科生，研究方向：煤炭9一气体净化瓶(杂质吸除器)；10一测量器转化技术。图1实验装置流程2014年第2期秦中宇，等：N保护下热预处理对胜利褐煤热解产物分布的影响77图1所示为热预处理和热解的实验装置，图间的氢键，导致热解过程中小分子问很容易发中中部带烧结板的石英管式反应器大小为1500生交联反应，所以原煤的半焦产率较大。原煤mm×50mm，产物收集装置由三个洗气瓶、两个经过预处理后，在低温干燥脱析过程中，水分气体净化瓶组成。热解挥发分经由空气冷却，进和含氧官能团的减少，也会使煤颗粒的孔隙率入三氯甲烷洗气瓶吸收焦油，残留反应器内部分和比

6、表面积增大，反应性增强，从而挥发分增焦油待反应结束后，也用三氯甲烷洗出。热解气大，焦产率减少。体经过脱水后进人气体分析仪。气体检测装置为德国MRU公司产烟气分析仪。半焦产物取出密封，称重后进行进一步分析，焦油质量是通过30℃条件下将三氯甲烷挥发后称重所得。1．3实验过程1．3．1原煤预处理称量煤样15g(精确到0．001g)，将称好的煤样放入石英管反应器内，按照图1所示连接反应装置。先用1500mL／min的N吹扫反应器20min，然后用皂膜流量计校正载气流速，并设定为400mI_／min，以10~C／min的升温速率从室温升至200oC，恒温30rain后降至室温。预处理煤图

7、2不同条件下热解半焦产率一温度曲线样制成后，密封保存在保鲜袋中，用于后续热解。2．2热预处理对焦油产率的影响1．3．2预处理煤热解图3为不同热解条件下焦油收率一温度曲针对原煤和预处理煤样分别进行500、600线。实验过程中观察到，在N气氛条件下，和700℃条件下快速和慢速热解。其中，慢速热当热解温度达到350℃时，吸收瓶内三氯甲烷解升温速率为10~／min，快速热解是先将管式吸收液开始有颜色变化，说明此时开始有焦油炉加热到指定温度，然后将石英管反应器推入炉生成。在500～700oC温度段内，