煤的热解研究 Ⅳ官能团热解模型.pdf

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1、Vo】27No2华东理工大学学报200l一04JournalolEastChinaUnkversktyot"ScienceandTechnology文章编号{10063080(2001)020113-04煤的热解研究IV．官能团热解模型朱学栋，朱子彬，张成芳，唐黎华(华东理工大学化工工艺研究所，上海200237)摘要：将煤的热解视为煤中官能团的断裂反应，从而建立FG官能团热解模型。模型认为：热解生成物焦油和甲烷由煤中脂肪一cH裂解生成，而CO、CO和H。o由煤中相对应官能团裂解生成．反应的活化能呈Gaussian分布。模型很好地解释了热解生成物与煤中官能团的相应关系，完整地描述了煤

2、的热解生成物生成的全过程。关键词：煤；热解；官能团}模型；活化能分布中图分类号：TQ533；TQ530、2文献标识码：AFundamentalStudyofCoalPyrolysisIV．FunctionalGroupPyrolysisModelZHUXuedong，ZHUbin，ZHA]',rGCheng一ng，TANGLi—hua(InstituteChemicalTechnologyECUST，Shanghai200237，China)Abstract：Consideringthecoalpyrolysisasitsfunctionalgroupsthermaldecompo

3、sition，wefoundedthefunctional—grouppyrolysismodel、ThemodelpointedOutthatthealiphatie-CHdecompositionisthecompetitionprocessbetweentarandCH{formingreaction，andCO2，COandH2Oevolvefromearboxyl，etherandhydroxylgroups．AlreactionsaredescribedbyalargenumberoffirstorderparallelreactionshavingaGaussiand

4、istributionofactivationenergies．Thismodelgaveagoodexplanationoftherelationbetweenthermaldecompositionproductsandfunctionalgroupsofcoa[，andthewholeprocessofcoalpyrolysisws．sdescribedthoroughlybythismode1．Keywords：coal；pyrolysisifunctionalgroup；model；distributionofactivationenergies至今煤的热解仍是能源领域中

5、重要的研究课的含量相对应J。然而Solomon模型未把气体生成题关于热解速率的研究大多仍采用总挥发分模物和焦油与自由基基元反应相关联，导致官能团反型口]，即由挥发分总失重表达煤的热解行为。应活化能偏小]。挥发分组分析出模型口一将煤的Solomon最早提出了官能团(FG)热解模型口，认为热解视为煤中官能团的平行反应，但模型过于复杂，煤的热解主要是由煤中官能团的断裂所}起。作者计人了7大类22个反应，且模型计算值与实验值尚用红外光谱(FTIR)对我国18种煤的研究l‘]，表明有相当大的偏差。了煤热解生成物CO、CO、HO、CH和焦油的生成本文将煤的官能团的断裂描述为无数个一级平与煤中的

6、羧基、醚键、酚羟基和脂肪一cH(Al—cH)行反应，反应的活化能呈Gaussian分布，由此建立了作者的FG官能团热解模型。在郭家湾矿煤热解Emaihzhuxuedg@publicsd．cninfo．"e收稿日期：20000301实验研究的基础上用本模型进行数学模拟。作者筒舟：朱学栋(1967)，男，山东人，剐教授，博士，主要从事煤炭转化和利用方面的研究工作。现在曲阜师范大学化学系工作114华东理工大学学报第27卷热0．5b干燥，以充分除去水分，之后加热至终温1实验部分900。C。以氮气为载气，载气流率为160mL／min由上海分析仪器厂的102G气相色谱仪对热解气体进实验选用我国

7、碳含量介于69～85的5种行在线分析(EGA)，在升温过程中每间隔5min取煤作煤样，其工业分析和元素分析见表1。样一次，色谱仪能对cO、CO和CH气体进行分煤样热解失重实验在上海天平仪器厂的wRT一析生成水的量由热天平出口的冷凝液计算得到，而3P型热天平上进行，自动采样，由计算机绘出失重其他的热解气态生成物一并计^焦油，生成量由热积分曲线和微分曲线煤样用量约10rag，粒度小于重曲线差减其他生成物获得0．125mm实验升温速率为10。C／min，在12O。c加裹1煤