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哈密煤液化残渣焦气化反应活性

煤炭学报 2020年第5期45卷 1874-1880页

作者：黄宇宸龚岩张志清卫俊涛郭庆华于广锁华东理工大学资源与环境工程学院上海200237 上海市煤气化工程技术研究中心上海200237 宁夏大学省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室宁夏银川750021

液化残渣是煤炭液化过程的重要副产物,将其作为气化原料进行利用有助于提高煤炭综合利用效率。基于高频炉开展不同温度条件下(1000,1300℃)快速热解实验制取哈密淖毛湖长焰煤焦及其液化残渣焦,采用热重分析仪考察不同气化温度(1000,1100... 详细信息

液化残渣是煤炭液化过程的重要副产物,将其作为气化原料进行利用有助于提高煤炭综合利用效率。基于高频炉开展不同温度条件下(1000,1300℃)快速热解实验制取哈密淖毛湖长焰煤焦及其液化残渣焦,采用热重分析仪考察不同气化温度(1000,1100,1200,1300℃)下煤焦和液化残渣焦的气化反应活性,并借助扫描电子显微镜、物理吸附仪和激光拉曼光谱仪对样品的理化特性(孔隙结构与碳结构)进行系统表征以关联解释焦样气化反应活性。结果表明,哈密煤焦及其液化残渣焦的气化反应活性受气化温度、孔隙结构和碳结构的共同影响。相同热解和气化温度下煤焦气化反应活性高于液化残渣焦,主要由于煤焦和液化残渣焦孔隙结构和碳结构的差异:前者孔隙结构较后者更为发达,且碳结构有序度低于后者、无定形碳结构数量高于后者;气化温度从1000℃升至1300℃时,煤焦与液化残渣焦的反应性指数分别从0.43和0.38提高到0.81和0.79,反应指数比值从0.88提高到0.98,表明提高气化温度可以促进气化反应进行,但孔隙结构与碳结构对气化反应活性的影响减弱;气化温度为1300℃时,温度成为影响气化反应活性的主要因素,液化残渣焦的气化反应活性接近煤焦,这表明从气化反应活性角度而言,液化残渣可以作为气流床气化原料加以利用。

关键词：煤焦液化残渣气化反应活性理化结构

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液化油渣萃余物大规模气化行为研究

煤炭学报 2021年

作者：陈茂山李君孙凯蒂鲍永杰刘臻中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司北京低碳清洁能源研究院

煤液化油渣萃余物气化制氢既可有效解决油渣萃余物的处理问题，又可为煤直接液化装置提供所需的原料氢气，是实现液化油渣萃余物资源化利用的有效途径。本文针对液化油渣萃余物大规模气化应用中的关键问题，开展了液化油渣萃余物的气化... 详细信息

煤液化油渣萃余物气化制氢既可有效解决油渣萃余物的处理问题，又可为煤直接液化装置提供所需的原料氢气，是实现液化油渣萃余物资源化利用的有效途径。本文针对液化油渣萃余物大规模气化应用中的关键问题，开展了液化油渣萃余物的气化反应活性、干粉输送特性及灰渣特性的相关研究，对液化油渣萃余物的干粉气化适应性进行了评估。在此基础上，依托国家能源投资集团低碳研究院3t/d规模的密相输送和气化中试试验装置开展了相关中试试验研究，重点考察了其工艺稳定性、液态排渣情况、气化性能指标等，提出了液化油渣萃余物大规模气化的整体解决方案。最后，依据中试试验结果，运用数值模拟方法分析了在神华鄂尔多斯煤气化制氢装置进行萃余物掺烧对其气化性能的影响。结果表明，萃余物焦的气化反应活性优于煤焦，萃余物焦添加后，混合物焦的气化反应活性有所提升。当萃余物的含量不高于20%时，含萃余物混煤可在背压4MPa、压差0.5MPa、管径25mm工况下稳定输送。当萃余物含量高于20%时，混煤的熔渣由玻璃渣转变为结晶渣，在气化过程中有堵渣风险。中试试验验证发现：掺混20%萃余物的混煤在中试装置中气化时，气化炉排渣口发生较为严重的堵渣现象，而当将萃余物掺混量降为10%时，气化过程排渣顺畅，因此建议工业装置掺烧萃余物的比例应控制在10%以下。同时，数值模拟结果也进一步表明，当气化原料中掺混10%萃余物时，对工业规模气化炉内温度场及组分分布无显著影响。

关键词：煤液化油渣萃余物气化反应活性密相输送特性灰渣特性

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高硫石油焦与煤混配的气化反应活性研究

化学工程 2018年第5期46卷 64-68页

作者：丁家海邹晓鹏郭晓镭陈雪莉中国石化扬子石油化工有限公司化工厂江苏南京210048 华东理工大学中国石化-华东理工大学气化技术研究中心上海市煤气化工程技术研究中心上海200237

为清洁高效利用炼厂高硫石油焦,开展了石油焦及其与煤混配后的气化反应活性评价与调控研究。在气化温度1 300℃条件下,开展了高硫石油焦、神华煤和贵州煤3种原料及其混配条件下的气化反应活性比较与评价研究。结果表明:随着石油焦的粒... 详细信息

为清洁高效利用炼厂高硫石油焦,开展了石油焦及其与煤混配后的气化反应活性评价与调控研究。在气化温度1 300℃条件下,开展了高硫石油焦、神华煤和贵州煤3种原料及其混配条件下的气化反应活性比较与评价研究。结果表明:随着石油焦的粒度降低,其相对反应指数逐渐增加,气化反应活性相应增强。在此基础上,针对添加量质量分数20%石油焦的气化原料混配需要,系统比较了不同神华-贵州混配比例以及添加石油焦后的气化活性特征参数。基于已有的SE-东方炉粉煤气化工业运行数据,提出了贵州煤、神华煤和石油焦的混配比例优化方案,为石油焦与煤的混配原料气化反应活性优化、实现高硫石油焦的清洁高效气化提供了有益的参考借鉴。

关键词：高硫石油焦气化反应活性 SE-东方炉

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热解条件对煤焦孔结构和反应性的影响

中国电机工程学报 2013年第29期33卷 63-68,9页

作者：温雨鑫徐祥肖云汉中国科学院先进能源动力重点实验室(工程热物理研究所) 北京市海淀区100190 中国科学院能源动力研究中心江苏省连云港市222069

使用加压热重分析仪、马弗炉和常压滴管炉装置对褐煤、次烟煤、烟煤进行制焦,应用压汞法、低温N2和常温CO2吸附法测定煤焦孔结构参数,并通过扫描电镜观察煤焦表面形貌,测定了煤焦的CHN元素含量,利用热重分析仪测定焦900℃下的CO2气化反... 详细信息

使用加压热重分析仪、马弗炉和常压滴管炉装置对褐煤、次烟煤、烟煤进行制焦,应用压汞法、低温N2和常温CO2吸附法测定煤焦孔结构参数,并通过扫描电镜观察煤焦表面形貌,测定了煤焦的CHN元素含量,利用热重分析仪测定焦900℃下的CO2气化反应活性,研究了压力、升温速率、高温停留时间对孔结构和气化反应性的影响。研究表明,慢速升温下提高热解压力会降低孔表面积和气化反应性;提高升温速率,降低高温停留时间,则微孔表面积降低,中孔显著增加,大孔的分形维数降低,化学反应活性提高;煤焦反应活性主要与残余挥发分含量相关,其次受到大、中孔表面积影响,而与微孔无关。

关键词：煤焦热解孔隙结构气化反应活性

CO2与H2O对煤炭急速气化反应活性的影响分析

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煤矿安全 2020年第8期51卷 1-6页

作者：王倩倩李治刚郭红光王明远佐佐木久郎太原理工大学安全与应急管理工程学院山西太原030024 辽宁工程技术大学辽宁阜新123000 九州大学日本福冈819-0395

为探讨煤气化反应过程中合成气CO和碳氢化合物(HCs)的产量,以及水对煤气化反应活性的影响,应用自制的CO2激光束以200℃/s的急速加热系统在CO2富集环境中(O2浓度≤10%),通过改变实验的升温速率、氧气浓度及煤样润湿度等条件,进行了煤的... 详细信息

为探讨煤气化反应过程中合成气CO和碳氢化合物(HCs)的产量,以及水对煤气化反应活性的影响,应用自制的CO2激光束以200℃/s的急速加热系统在CO2富集环境中(O2浓度≤10%),通过改变实验的升温速率、氧气浓度及煤样润湿度等条件,进行了煤的气化与燃烧特性实验。实验结果表明:在煤的气化与燃烧过程中,随着加热温度的升高,煤样的质量损失与合成气的产量不断增加,且煤样的质量损失与转化气体环境之间的关系为Air>富CO2>富N2;在富CO2气体环境中,随着加热温度的升高,O2浓度5%环境的CO气体和HCs气体的产量相对较大;此外发现CO气体生成量相对降低,而HCs生成量相对增加,这一结果表明煤在CO2富集气体环境的气化燃烧过程中,CO气体的生成主要依赖于O2浓度,而HCs的生成则主要依赖于H2O。

关键词：气化燃烧 CO2富集环境急速加热合成气气化反应活性

低阶煤煤岩显微组分分离及其热解气化过程的研究

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低阶煤煤岩显微组分分离及其热解气化过程的研究

作者：赵丹丹安徽理工大学

学位级别：硕士

分离低阶煤煤岩显微组分,研究不同煤岩显微组分理化性质之间的差异性及其对热解气化反应活性的影响,有助于低阶煤的高效利用。本文以低阶煤为研究对象,利用浮选法分离煤岩显微组分并获得最优浮选分离工艺条件,从分子微观和化学键的角度... 详细信息

分离低阶煤煤岩显微组分,研究不同煤岩显微组分理化性质之间的差异性及其对热解气化反应活性的影响,有助于低阶煤的高效利用。本文以低阶煤为研究对象,利用浮选法分离煤岩显微组分并获得最优浮选分离工艺条件,从分子微观和化学键的角度出发研究煤岩显微组分的差异性。通过TG-MS-IR技术研究煤岩显微组分热解过程,利用等温气化实验研究煤岩显微组分气化阶段CO2反应活性,揭示热解气化反应机理,为低阶煤高效利用奠定基础。主要研究结果如下:采用浮选法分离煤岩显微组分,利用单因素法和正交实验探究煤岩显微组分分离的最佳工艺条件。其最佳的工艺条件为:矿浆浓度55 g/L、捕收剂0.4 g/L、发泡剂:0.16 g/L、转速:1800 r/min。在浮选过程中捕收剂是浮选过程的主要影响因素,进一步探究不同类型捕收剂对煤岩显微组分分离的影响,发现阳离子可以调节电性,从而使阳离子捕收剂较好选择性捕收镜质组,而惰质组留在了矿浆中;而阴离子捕收剂的中的阴离子会和样品中的氢离子和金属阳离子结合,从而导致浮选效果下降。探究煤岩显微组分理化性质之间的差异。利用现代分析测试技术测试煤岩显微组分理化性质的差异,并探究脱矿对样品的性质是否存在影响,为后续的热解气化过程的研究做好铺垫。结果表明:镜质组的表面光滑平整,而惰质组的表面粗糙、孔隙发达,且酸洗对样品颗粒表面受到了一定程度的破坏。镜质组的芳香层单层距离高于惰质组、微晶堆积高和芳香度均小于惰质组,说明惰质组中石墨化程度高于镜质组,且酸洗脱除矿物质的过程在一定程度上破坏了煤样的微晶结构。镜质组中存在较多的羟基基团,酸洗后镜质组的出峰强度明显下降,可能是酸洗过程含羟基的有机物与酸进行了反应,从而导致吸收强度减弱。酸洗后样品的C-O键伸缩振动区域的吸收强度明显增强,说明酸洗过程碳链上的金属离子被移除,氧原子与不饱和碳原子形成新的键,导致了更多的C-O组的产生。镜质组中存在较多的炭结构缺陷且炭结构的有序化程度低。酸洗后样品由于表面结构的破坏,使碳骨架小分子烷基和芳香环的含量增加,从而促使碳骨架有序化程度降低。采用热重检测技术对脱矿后的煤岩显微组分反应活性进行测试。由于惰质组的表面粗糙、孔隙较为发达且样品为还原性较弱的煤,致使惰质组有较高的热解反应活性及较低的气化程度。镜质组和惰质组的热解气演化特征具有显著的差异性,具体表现在逸出强度、逸出温度这两方面。同时显微组分热解气的演化与不同温度区间化学键的断裂以及挥发分的释放有着密切的联系。在气化过程中,由于惰质组更趋向于石墨化且无序的炭微晶结构更少,导致气化反应性差。样品在气化反应的前期,转化速率呈现快速递增的状态,这是由于随着温度的升高,焦样的微孔增大,导致样品的比表面积增大,因此其转化速率增加。伴随着反应的进行,颗粒中的微孔逐渐减少,相邻的微孔相连,导致样品的比表面积减小,转化速率因此降低。图[36]表[30]参[93]

关键词：煤岩显微组分浮选法热解产物气化反应活性

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煤中灰含量对气化反应活性的影响思考

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 2023年第4期 0178-0181页

作者：刘宁河北省煤田地质局物测地质队河北邢台054000

利用热天平实验,探讨了煤中灰含量对气化反应活性带来的影响,最后得出,煤的灰分含量对增强气化反应活性发挥着一定的催化效应,并且催化效应的强弱与其是否均匀性分布存在很大的相关性。随着煤中灰分含量的不断提升,那么气化反应速率会... 详细信息

利用热天平实验,探讨了煤中灰含量对气化反应活性带来的影响,最后得出,煤的灰分含量对增强气化反应活性发挥着一定的催化效应,并且催化效应的强弱与其是否均匀性分布存在很大的相关性。随着煤中灰分含量的不断提升,那么气化反应速率会逐步提升;反之如果煤中灰分含量达到最小的情况下,那么气化反应速率也是最小的。不过,伴随着煤中灰含量地持续提升,则对气化反应活性带来的影响逐渐减弱,煤灰这一物质的出现进一步减弱了煤炭气化反应的活性。

关键词：煤中灰含量气化反应活性影响

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不同粒径褐煤的热解特性及煤焦结构

煤炭转化 2017年第1期40卷 8-12页

作者：霍威钟思青中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院上海博士工程师201208

以内蒙褐煤为研究对象,于固定床反应器上,考察了粒径对褐煤热解过程中的产气率以及各气体组分含量的影响,通过XRD以及物理吸附等手段研究了热解后各煤焦的微观结构特性,并采用热天平探讨了不同粒径煤焦水蒸气气化反应活性的差异.研究表... 详细信息

以内蒙褐煤为研究对象,于固定床反应器上,考察了粒径对褐煤热解过程中的产气率以及各气体组分含量的影响,通过XRD以及物理吸附等手段研究了热解后各煤焦的微观结构特性,并采用热天平探讨了不同粒径煤焦水蒸气气化反应活性的差异.研究表明,当原煤粒径增大,原煤热解产气率有所下降;对于各组分,CO,H_2,CH_4含量均随原煤粒径增大而减小,但CO_2呈相反趋势.对于粒径越大的原煤,由于挥发分脱除不够完全,生成的煤焦碳化程度较低,使得煤焦石墨化程度越低,比表面积也越小;另外,不同粒径煤焦的水蒸气气化反应活性随着粒径的增大而明显降低.

关键词：粒径固定床热解煤焦结构气化反应活性

煤转化固体产物的气化反应活性及电化学性能研究

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煤转化固体产物的气化反应活性及电化学性能研究

作者：黄宇宸华东理工大学

学位级别：硕士

煤液化、气化等转化过程会产生大量的固体产物,这些固体产物中含有大量的矿物质和部分未燃碳,具备一定的回收利用价值。研究固体产物清洁高效的回收利用方式,对节约资源、提高煤转化过程效率以及减少环境具有重要意义。本文针对煤转化... 详细信息

煤液化、气化等转化过程会产生大量的固体产物,这些固体产物中含有大量的矿物质和部分未燃碳,具备一定的回收利用价值。研究固体产物清洁高效的回收利用方式,对节约资源、提高煤转化过程效率以及减少环境具有重要意义。本文针对煤转化固体产物,通过实验的方式研究了固体产物的理化特性与气化反应活性,考察了煤液化固体产物回收气化利用的适用性。此外,还以煤气化灰渣等含碳原料为碳源制备多孔碳材料,并将其作为电催化剂应用于电化学领域,拓展了煤转化固体产物的清洁利用方式。（1）对哈密煤液化固体产物的气化反应活性研究表明:煤液化固体产物的气化反应活性受到孔隙结构、碳结构以及气化温度的影响。当气化温度为1300℃,从反应活性的角度,液化固体产物可作为气流床气化的原料。实验用的哈密原煤和液化固体产物共气化的最佳比例为2:1。活化能的结果表明,高温下共气化过程主要受孔隙扩散的影响。此外,共气化过程中,煤焦与液化固体产物之间存在协同作用,有利于气化反应。（2）对铁基催化剂在气化反应过程中影响的研究表明:湿法负载铁基催化剂的效果优于干法负载。添加铁基催化剂可以改善煤焦的理化结构,有利于气化反应的进行。不同气化温度下,铁基催化剂均表现出一定的催化效果,且随负载量增加,气化反应活性也越高。但随着气化反应温度升高,催化效果总体呈现减弱的趋势。（3）对煤气化细渣制备的多孔碳作为电催化剂的研究表明:直接酸蚀与氨气活化可以帮助气化细渣获得发达的孔隙结构和丰富的氮含量。在碱性介质中,采用氢氟酸处理过后的多孔碳（FS-HF）表现出了较好的氧还原反应电催化性能。将FS-HF进一步用作锌-空气电池的空气阴极,表现出较高的功率密度、优异的充放电稳定性和较大的比容量。这些结果表明气化细渣等煤转化固体产物具有一定的潜力可用作能量转换和存储的高品质电催化剂和电极。

关键词：煤液化固体产物气化反应活性气化细渣电化学性能