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40 kg神东煤焦炉热解试验及产物分析

洁净煤技术 2022年第4期28卷 103-109页

作者：彭德军邸传耕张飞国能神东煤炭集团有限责任公司陕西神木719315

神东煤为典型侏罗纪不黏煤,具有低灰、低硫、低磷、低钾钠等优点,焦油产率较高,挥发分产率较高,哈氏可磨性指数和热稳定性中等,比较适合中低温热解加工。为全面研究神东煤的热解特征,综合使用热重分析仪和40 kg热解装置,研究神东煤在不... 详细信息

神东煤为典型侏罗纪不黏煤,具有低灰、低硫、低磷、低钾钠等优点,焦油产率较高,挥发分产率较高,哈氏可磨性指数和热稳定性中等,比较适合中低温热解加工。为全面研究神东煤的热解特征,综合使用热重分析仪和40 kg热解装置,研究神东煤在不同温度下焦油、热解气和半焦的生成规律及性质。结果表明,神东煤煤质优良,格金焦油产率较高,比较适合中低温热解提质加工。随着热解温度的升高,煤气产率显著增加,半焦产率逐渐减少,半焦的挥发分迅速下降,碳含量增加,机械强度变差,反应活性和可磨性呈降低趋势,比电阻急速下降。半焦的比表面积较小,苯酚吸附量较低。提高热解温度可明显改善半焦性质,对神东煤的提质作用比较明显。热解焦油性质优良,比较适宜加氢制备清洁燃料。

关键词：热解特性半焦热解焦油神东煤

基于历史数据分析的神东煤发热量数据检验研究

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煤炭科学技术 2022年第S1期50卷 333-338页

作者：李光斌国能神东煤炭质量技术检测检验中心内蒙古鄂尔多斯017209

发热量数据检验是煤质化验数据检验的重要一项,目前大部分煤化验室仍然停留在化验员根据个人经验主观判断检验的水平,检验的客观性和精准度不足。针对此问题,本文对近三年神东煤田的约10万批次化验数据进行数据分析,得出了各矿井煤种发... 详细信息

发热量数据检验是煤质化验数据检验的重要一项,目前大部分煤化验室仍然停留在化验员根据个人经验主观判断检验的水平,检验的客观性和精准度不足。针对此问题,本文对近三年神东煤田的约10万批次化验数据进行数据分析,得出了各矿井煤种发热量指标的历史波动极限和日波动极限,通过多元线性回归模型研究,发现各矿井煤收到基低位发热量Q_(***)与全水分M_(t)、干燥基灰分A_(d)之间有较高的多元线性相关性,得到了拟合度较高的线性相关关系式,线性相关系数R^(2)均大于0.9,关系式的精密度均小于167.44 kJ/kg,小于国标规定的再现性临界差(299.93 kJ/kg)。不仅可对神东煤田各煤矿煤种的发热量进行历史数据对比检验,还可根据全水分M_(t)和干燥基灰分A_(d)对收到基低位发热量Q_(***)进行预测和检验,提高了神东煤发热量数据检验的客观性和精准度。

关键词：神东煤发热量线性回归数据分析数据检验

神东煤与煤焦油共（催化）热解特性与其半焦气化性能研究

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神东煤与煤焦油共（催化）热解特性与其半焦气化性能研究

作者：杨秦林西北大学

学位级别：硕士

煤热解技术丰富了煤炭替代石油途径,为煤化工下游延伸提供良好的基础原料。然而现有煤热解技术仍存在一些亟需解决的问题,如:焦油产率较低和油尘分离困难和油品中重质组分含量高等。煤与富氢物质共(原位催化)热解是提高煤热解焦油产率... 详细信息

煤热解技术丰富了煤炭替代石油途径,为煤化工下游延伸提供良好的基础原料。然而现有煤热解技术仍存在一些亟需解决的问题,如:焦油产率较低和油尘分离困难和油品中重质组分含量高等。煤与富氢物质共(原位催化)热解是提高煤热解焦油产率及品质的有效途径,是强化煤热解反应效率、提高液/气产物收率、定向调节产物组成的有效调控手段。本文选用神东煤(SD)和中低温煤焦油重油(HCT)为原料,以金属盐(硝酸铁、硝酸铜、硝酸镍与钼酸铵)和赤铁矿(CTK)、黄铜矿(HTK)、红土镍矿(HTNK)和辉钼矿(HMK)为催化剂,利用热重分析仪(TG)、热裂解-气相色谱/质谱联用仪(Py-GC/MS)及固定床快速热解装置考察了煤-油比、不同煤焦油馏分、催化剂类型及添加量等对煤-油共(催化)热解特性及产物分布规律的影响,引入响应面设计与人工神经网络对催化剂配比(多种天然矿物复配)进行优化,并提出了煤-油共(催化)热解机理。研究主要结果如下:(1)通过TG研究表明,煤-油共热解的挥发分提前逸出,热解总失重率随煤-油比增大而降低,当煤-油比为6:4时,达到54.76 wt%。与理论值相比,共热解降低了热解过程的挥发分初析和析出终止温度,煤的最大失重速率增加了10%以上。煤-油共热解强烈降低了热解过程的表观活化能,其中煤主要热解阶段的表观活化能减少了至少49 k J/mol。(2)Py-GC/MS实验结果表明,煤-油共热解有利于含氧化合物的生成,而不利于芳香烃的产生。相比非催化条件,硝酸铁显著增加了芳香烃和脂肪烃相对含量,分别达到26.45%和27.79%,含氧化合物则减少了23.65%,有效抑制了含氧化合物(如苯酚、甲酚和二甲酚)的生成。添加量为3 wt%的四种天然矿物有利于包括苯酚、甲酚和二甲酚在内的含氧化合物的产生,不利于脂肪烃、单环和三环芳香烃的生成。(3)固定床快速热解实验结果表明,当煤-油比为5:5(S5H5)时,焦油产率相比理论值增加了2.61 wt%。煤-油共热解使得脂肪烃和含氧化合物相对含量明显增加,促进了二甲酚的生成,芳香烃显著减少,不利于苯酚、甲酚的产生。对煤-油共热解半焦的气化性能研究发现,气化时长随煤-油比增大逐渐缩短,半焦气化反应性效果减弱。煤-油共热解过程中,HCT剧烈热解产生相对较多的H·,及时稳定了SD热解产生的自由基碎片,避免其相互作用生成半焦,进而形成更多焦油,导致焦油产率增加。天然矿物中的金属元素促进焦油裂解,使煤油浆热解挥发分的重质组分裂解成轻质组分,促使酚类化合物中的羟基从芳香环脱落,形成轻质芳香烃,含氧杂环化合物脱氧分解成为脂肪烃化合物,或进一步转化为芳香烃化合物。(6)通过人工神经网络优化催化剂配比,结果表明,当HTNK比例较高时,复配催化剂有利于提高焦油产率;HTK比例相对较高,HMK和HTNK比例较低时,轻质组分含量较高;当HMK和HTNK比例接近,HTK的比例更高时,焦油产率与轻质组分含量的乘积(产品值)较高。优化结果验证后,焦油产率、轻质组分含量及产品值分别为50.49 wt%、46.14%和21.14 wt%。

关键词：神东煤煤焦油共热解 Py-GC/MS 固定床快速热解

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神东煤液化残渣显微组分的特征与分类研究

燃料化学学报 2006年第5期34卷 513-518页

作者：陈洪博李文华姜英李克建煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院北京100013

在PSU处理能力为0．1t／d的小型连续液化装置上对神东煤进行了加氢液化试验，对其液化残渣进行了显微光学研究。结果表明，在液化过程中，原料煤中的壳质组和镜质组全部转化，惰质组部分转化，在残渣中可见未反应的惰质组，同时在残渣... 详细信息

在PSU处理能力为0．1t／d的小型连续液化装置上对神东煤进行了加氢液化试验，对其液化残渣进行了显微光学研究。结果表明，在液化过程中，原料煤中的壳质组和镜质组全部转化，惰质组部分转化，在残渣中可见未反应的惰质组，同时在残渣中出现中间相小球体和半焦等新生组分。矿物质大量富集，并基本保持煤中原有的形态特征。THF处理后残余惰质组反射率在2．0％～3．8％，略高于煤中高反射率惰质组反射率，煤中高反射率惰质组是残余惰质组的主要来源。

关键词：神东煤液化残渣显微特征

碱处理HZSM-5分子筛对神东煤热解产物分布的影响

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化工进展 2018年第12期37卷 4616-4624页

作者：张妮娜张壮壮李刚徐龙兰婷玮高婷马晓迅西北大学化工学院国家碳氢资源清洁利用国际科技合作基地陕北能源先进化工利用技术教育部工程研究中心陕西省洁净煤转化工程技术研究中心陕北能源化工产业发展协同创新中心陕西西安710069

使用NaOH溶液对HZSM-5分子筛进行处理,利用粉-粒流化床快速热解实验装置,考察了经过不同时间碱处理的HZSM-5分子筛对神东煤热解产物分布的影响。结果表明:适当的碱处理能够在不破坏HZSM-5分子筛晶相结构的情况下在晶体内部引入介孔,且... 详细信息

使用NaOH溶液对HZSM-5分子筛进行处理,利用粉-粒流化床快速热解实验装置,考察了经过不同时间碱处理的HZSM-5分子筛对神东煤热解产物分布的影响。结果表明:适当的碱处理能够在不破坏HZSM-5分子筛晶相结构的情况下在晶体内部引入介孔,且随着碱处理时间的延长,分子筛的介孔孔容、介孔比表面积增加,孔径分布变宽,总酸量先增大后减小。碱处理0.5h的HZSM-5分子筛催化时焦油中苯、甲苯含量最大,较原煤热解分别增加了268%、296%;碱处理2h的HZSM-5分子筛催化下热解气体总含量达到最大,较原煤热解增加了24.8%;碱处理4h的HZSM-5催化时焦油中萘及萘的同系物、多环芳烃(除萘类)含量最大,分别较原煤增加了92%、192%。

关键词：神东煤催化热解 HZSM-5 碱处理产物分布

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神东煤热解产物分布调节方法

洁净煤技术 2021年第6期27卷 134-140页

作者：苌亮北京低碳清洁能源研究院北京102209

为了提高神东煤热解转化率,调节热解产物分布状况,为工业装置提供数据支持,采用100 kg级固体热载体试验装置,分析了神东煤分别掺入15%液化残渣(DCLR)和5%橄榄石对热解产物分布的影响。结果表明,神东煤单独热解时半焦产率为76.13%,热解... 详细信息

为了提高神东煤热解转化率,调节热解产物分布状况,为工业装置提供数据支持,采用100 kg级固体热载体试验装置,分析了神东煤分别掺入15%液化残渣(DCLR)和5%橄榄石对热解产物分布的影响。结果表明,神东煤单独热解时半焦产率为76.13%,热解气产率为12.97%,焦油产率为6.19%,焦油中轻质组分占比61.89%,重质组分占比38.11%。神东煤掺入15%液化残渣时,半焦产率为75.07%,比神东煤单独热解降低1.39%;热解气产率降低12.18%,气体产物中除H_(2)体积分数增加外,其他组分含量均有所下降;焦油产率为8.32%,比神东煤单独热解增加34.41%;焦油中重质组分升高至53.45%,焦油品质下降。神东煤掺入5%橄榄石热解,半焦产率为73.90%,比神东煤单独热解降低2.93%;热解气产率为14.91%,比神东煤单独热解增加14.96%,气体中CO_(2)、CH_(4)和H_(2)体积分数升高;焦油产率为5.67%,比神东煤单独热解下降8.40%,焦油中轻质组分提高至70.28%,重质组分降低至29.72%,焦油品质提高。通过3种半焦FTIR分析,神东煤掺入15%液化残渣的热解半焦中C=O、C—O、—CH_(2)、—CH_(3)等官能团吸收峰强度比神东煤热解半焦小,O/C与H/C降低。神东煤掺入5%橄榄石的热解半焦中,1702 cm^(-1)处的C=O和1220 cm^(-1)处的C—O phenol的吸收峰基本消失,—CH、—CH_(2)、—CH_(3)官能团峰值在3种半焦中最小,O/C与H/C在3种半焦中最低。

关键词：固体热载体神东煤液化残渣橄榄石热解产物

过渡金属氧化物担载型USY分子筛对神东煤催化热解行为的影响

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煤炭转化 2019年第4期42卷 17-25页

作者：高婷兰婷玮强路遥王涛孙午亮张壮壮常慧马晓迅西北大学化工学院国家碳氢资源清洁利用国际科技合作基地陕北能源先进化工利用技术教育部工程研究中心陕西省洁净煤转化工程技术研究中心陕北能源化工产业发展协同创新中心

利用粉-粒流化床热解实验装置,研究了过渡金属氧化物改性的USY分子筛对神东煤热解行为的影响。结果表明:过渡金属氧化物改性后USY分子筛骨架结构未发生变化,酸量变化显著。催化剂对神东煤一次热解挥发分的催化作用明显,半焦收率基本保持... 详细信息

利用粉-粒流化床热解实验装置,研究了过渡金属氧化物改性的USY分子筛对神东煤热解行为的影响。结果表明:过渡金属氧化物改性后USY分子筛骨架结构未发生变化,酸量变化显著。催化剂对神东煤一次热解挥发分的催化作用明显,半焦收率基本保持在66%左右;在实验所选五种催化剂作用下热解挥发分的脱氧反应都增强,热解气中CO和CO2的收率明显增加,液体产物收率下降,强酸性导致积碳严重,双金属改性后积碳情况改善。USY分子筛对轻质芳烃的形成具有较高的催化活性,其酸性中心能促进焦油中含氧化合物、稠环芳烃和脂肪烃向萘类芳烃转化,负载WO3后会抑制焦油中萘类芳烃的生成,NiO引入后催化剂的双金属活性导致此抑制作用更为明显,且NiO的裂解性和脱氢性能会显著增加焦油中脂肪烃的含量和气体中H2的收率。

关键词：过渡金属神东煤 USY分子筛催化热解煤焦油

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神东煤显微组分与基本结构特征研究

煤炭转化 2006年第1期29卷 6-10页

作者：陈洪博李文华姜英白向飞煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院北京硕士生100013

对神东煤显微组分及其反射率分布特征进行了详细阐述.利用工业分析和元素分析结果及结构经验公式,研究了神东煤的结构特征与煤岩组成的关系.利用13C-NMR对神东煤显微组分进行了分析测试.结果表明,神东煤显微组分及其亚组分具有各自不同... 详细信息

对神东煤显微组分及其反射率分布特征进行了详细阐述.利用工业分析和元素分析结果及结构经验公式,研究了神东煤的结构特征与煤岩组成的关系.利用13C-NMR对神东煤显微组分进行了分析测试.结果表明,神东煤显微组分及其亚组分具有各自不同的反射率分布范围,煤中低反射率的惰质组含量较高.挥发分、氢含量、氮含量和氢碳比随惰质组含量的增加而下降,碳含量、芳碳率和缩合环数随惰质组含量的增加而增加.13C-NMR测得镜质组和惰质组的芳碳率分别为0.67和0.81.

关键词：神东煤显微组分结构反射率

神东煤镜质组和惰质组热解甲烷生成反应类型分析

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太原理工大学学报 2011年第3期42卷 241-247页

作者：王传格曾凡桂太原理工大学矿业工程学院太原030024 太原理工大学煤科学与技术教育部及山西省重点实验室太原030024

采用等密度梯度离心分离方法,对神府东胜矿区马家塔露天煤矿2号煤层煤进行了镜质组和惰质组煤岩显微组分的分离富集。利用TG/MS对两种显微组分热解脱挥发分行为进行了升温速率为20℃/min条件下的测试,获得了热解甲烷生成的速率曲线,并... 详细信息

采用等密度梯度离心分离方法,对神府东胜矿区马家塔露天煤矿2号煤层煤进行了镜质组和惰质组煤岩显微组分的分离富集。利用TG/MS对两种显微组分热解脱挥发分行为进行了升温速率为20℃/min条件下的测试,获得了热解甲烷生成的速率曲线,并对其热解生成特征进行了分析。采用分峰拟合的方法,将其分为6个峰,计算得到了各基元反应的动力学参数及其热解特征参数,认为神东煤镜质组和惰质组热解甲烷的生成由煤大分子裂解、缩聚过程中的6种反应所致。通过动力学分析,结合煤大分子的热解规律、热解过程中其它挥发分的逸出特征及相关模型化合物的量子化学计算结果,对热解甲烷生成的6种反应类型进行了具体分析。

关键词：神东煤显微组分热解甲烷生成反应类型