Na/Ca/Fe金属间相互作用对高碱煤热解氮变迁的影响

作     者：刘一文 魏砾宏 周艳玲 赵永昊 尚吉锋 娄堃堃 

作者机构：沈阳航空航天大学能源与环境学院 中国航空发动机集团有限公司贵阳发动机设计研究所 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家重点研发项目(Grant No.2020YFC1909305) 沈阳航空航天大学创新创业训练计划资助项目(202310143003) 

主　　题：高碱煤 热解 氮转化 钠 钙 铁 金属间相互作用 

摘      要：我国新疆高碱低阶煤具有低灰、高钠和高反应活性的特点，开发高碱煤清洁高效转化为高值化学品技术，将对解决高碱煤资源利用、助力“双碳目标的实现具有重要战略意义。高碱煤中活性矿物组分Na、Ca、Fe对煤热解具有催化活性，对氮的演化有显著影响。目前尚缺乏矿物组分之间相互作用对燃料氮热转化的影响机制研究。阐明金属间相互作用对高碱煤热解过程中氮变迁的影响，对制定高碱煤梯级利用过程中氮在气、液、固三相中分配的调控策略具有重要的指导意义。通过等体积浸渍法与顺序浸渍法分别将Na、Ca、Fe单金属和双/三金属负载到脱灰煤上，开展高碱煤固定床热解氮转化研究。利用GC-MS、XPS、溶液吸收法，定量分析单金属与双/三金属对煤热解含氮产物分布影响，对比分析热解实验结果与理论计算值，研究双/三金属间相互作用关系。通过分析煤样热解含氮产物的产率/残留率变化，研究双/三金属对高碱煤热解氮转移路径的影响。结果表明，双/三金属通常对氮向气相的迁移具有金属间拮抗作用，对HCN、NH3的抑制强于单金属。Na/Ca、Fe/Ca组合对半焦中N-6、N-5组分向焦油中杂环氮、胺-N等物质的转化具有金属间的协同作用，其对焦油中含氮物质生成的促进作用往往强于单金属。Na/Fe、Na/Fe/Ca组合对半焦内部N-6向N-Q的转化起到金属间的协同作用，促进了氮的固定。