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热解条件对西湾煤流化床加压热解的影响

煤炭转化 2021年第6期44卷 34-43页

作者：王宁波黄勇刘巧霞张月明杨会民陕西延长石油(集团)有限责任公司碳氢高效利用技术研究中心西安710000 石油和化工行业化石碳氢资源高效利用工程研究中心西安710000

在流化床加压热解装置中,考察了温度、压力、气氛等条件对西湾煤热解特性的影响。结果表明:在600℃,50%CO2+50%H2气氛条件下,热解压力由1.0 MPa升至4.0 MPa,受高氢分压作用较多的氢分子参与自由基的加氢饱和以及高压促使挥发分发生二次... 详细信息

在流化床加压热解装置中,考察了温度、压力、气氛等条件对西湾煤热解特性的影响。结果表明:在600℃,50%CO2+50%H2气氛条件下,热解压力由1.0 MPa升至4.0 MPa,受高氢分压作用较多的氢分子参与自由基的加氢饱和以及高压促使挥发分发生二次反应的双重作用,焦油产率先增加后缓慢降低,在低压(1.0 MPa)时的焦油产率为15.87%,半焦产率为70.32%,煤气产率为11.34%;在高压(3.0 MPa~4.0 MPa)时的焦油产率为13%~14%。相比于100%N2气氛,100%CO2气氛和50%CO2+50%H2气氛下的焦油产率分别增加1.10%和4.52%,半焦产率分别减少3.65%和8.87%,煤气产率减少0.27%和1.45%。加压下挥发分与半焦发生沉积和再聚合的二次裂解反应,热解压力由1.0 MPa升至4.0 MPa时,焦油中碳元素质量分数由80.80%增加至82.15%,氢元素质量分数由7.56%增加至7.92%。焦油中长链脂肪烃含量降低,C9~C12烃类含量增加;同等重量馏分对应的温度前移约10℃~50℃,加氢后焦油在一定程度上轻质化。

关键词：流化床加压热解热解条件产物分布产品性质

热解条件对西湾煤与秸秆流化床加压共热解的影响

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煤炭转化 2022年第1期45卷 11-19页

作者：黄勇王宁波刘巧霞王武生刘丹张晓欠靳皎陕西延长石油(集团)有限责任公司碳氢高效利用技术研究中心西安710000 石油和化工行业化石碳氢资源高效利用工程研究中心西安710000

在流化床加压热解装置中考察温度、压力、气氛和生物质掺混比等条件对西湾煤与秸秆共热解特性的影响,结果表明:在600℃,0.3 MPa,100%N_(2)气氛条件下,随着生物质掺混比增加,共热解油产率先增加后降低,实验值均大于计算值;当生物质掺混比... 详细信息

在流化床加压热解装置中考察温度、压力、气氛和生物质掺混比等条件对西湾煤与秸秆共热解特性的影响,结果表明:在600℃,0.3 MPa,100%N_(2)气氛条件下,随着生物质掺混比增加,共热解油产率先增加后降低,实验值均大于计算值;当生物质掺混比为30%(质量分数)时,共热解油的实验值达到最大(16.90%),高于计算值(13.05%);热解压力由常压升至1.0 MPa时,受高氢分压作用下较多的氢分子参与自由基的加氢饱和作用,共热解油产率先增加后降低,在0.3 MPa时共热解油产率达到最大(17.90%);100%(体积分数,下同)N_(2),100%CO_(2)和50%CO_(2)+50%H_(2)气氛下的共热解油产率分别为16.73%,16.55%和16.07%;与焦油相比,共热解油的密度变化不大,在元素中碳的质量分数由79.32%降低至71.80%,硫的质量分数由0.60%降低至0.31%,n(H)/n(C)增加;共热解油中脂肪烃、芳香烃和含氧化合物的质量分数降低,酚类组分的质量分数增加,三环及以上的多环产物裂解为小分子化合物,油品质量得到改善。

关键词：流化床加压共热解热解条件产物分布协同效应

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基于C1化学的低碳烯烃合成技术研究进展

现代化工 2018年第8期38卷 58-62页

作者：任健李大鹏王宁波王永娟姚晓虹王维杨帆党昱石油和化工行业化石碳氢资源高效利用工程研究中心陕西西安710000 陕西延长石油(集团)有限责任公司碳氢高效利用技术研究中心陕西西安710000

介绍了基于C1化学的低碳烯烃合成反应机理研究进展。常规FTO路线的合成气直接转化制取低碳烯烃工艺产物组成受ASF分布规律限制,副产物CH4、饱和烷烃选择性高,目标产物C=2~C=4选择性很难突破58%。基于MTO催化机理的核壳型Fe Mn K@SAPO-3... 详细信息

介绍了基于C1化学的低碳烯烃合成反应机理研究进展。常规FTO路线的合成气直接转化制取低碳烯烃工艺产物组成受ASF分布规律限制,副产物CH4、饱和烷烃选择性高,目标产物C=2~C=4选择性很难突破58%。基于MTO催化机理的核壳型Fe Mn K@SAPO-34双功能催化剂,CO最高转化率可达92.4%,总低碳烃(C2~C4低碳烃)选择性高达69.2%,C=2~C=4低碳烯烃选择性最高值达46.6%,CH4选择性最低值仅为10.5%,CO2选择性最低仅为16.8%;基于乙烯酮中间体机理的OXZEO双功能催化剂在400℃、2.5 MPa、H2/CO=2.0的反应条件下,可实现C2~C4低碳烃类总选择性94%、C=2~C=4低碳烯烃选择性80%,且CH4选择性可进一步降低至2%。此外,CH4高温分解、CH4氧化偶联、CH4无氧转化、CO2加氢等技术,也为低碳烯烃的合成开辟了新的技术路线。

关键词： C1化学 FTO ASF分布低碳烯烃双功能催化剂

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西湾煤焦在加压条件下的气化反应特性研究

煤炭转化 2024年第6期47卷 46-56页

作者：黄勇刘丹刘巧霞刘彪王鹏伟兰伟伟陕西延长石油(集团)有限责任公司碳氢高效利用技术研究中心西安710000 石油和化工行业化石碳氢资源高效利用工程研究中心西安710000

为阐明加压、多种气化剂共存条件下西湾煤焦的气化反应规律,考察了不同热解制焦与气化条件对煤焦气化过程中碳转化率与气体组分的影响,以指导接近工业化热解-气化一体化反应器的设计与优化,研究了不同热解温度(600℃~900℃)、升温速率(1... 详细信息

为阐明加压、多种气化剂共存条件下西湾煤焦的气化反应规律,考察了不同热解制焦与气化条件对煤焦气化过程中碳转化率与气体组分的影响,以指导接近工业化热解-气化一体化反应器的设计与优化,研究了不同热解温度(600℃~900℃)、升温速率(10℃/min~40℃/min)、停留时间(10 min~40 min)及气化温度(900℃~1100℃)、气化压力(常压到4.0 MPa)、气氛(100%(体积分数,下同)CO_(2),50%CO_(2)+50%H2O,100%H2O等)对西湾煤焦加压气化反应特性的影响。结果表明:在升温速率为20℃/min、气化温度为1000℃、反应气氛为100%CO_(2)条件下,加压可以降低煤焦中挥发分的析出与扩散速率,煤焦中自由基分子相互作用发生缩聚、交联等反应能够降低气化反应速率;增大气化剂体积分数可增加气化剂与煤焦表面碳分子的碰撞概率,从而提高气化反应活性,使西湾煤焦的碳转化率由常压下的95.15%减小至4.0 MPa下的78.22%;较高水蒸气分压可抑制煤焦石墨化进程与提升气化反应速率,使加压条件下水蒸气气氛下煤焦气化活性高于二氧化碳气氛下煤焦气化活性。100%H_(2)O气氛下煤焦的碳转化率最大,达到95.12%,较100%CO_(2)气氛下煤焦的碳转化率增加约13.5%。

关键词：热解条件气化条件加压气化产品性质动力学

生物质与低变质烟煤的流化床共热解及除尘技术研究

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洁净煤技术 2021年第3期27卷 248-253页

作者：黄勇刘巧霞刘丹张晓欠王武生石油和化工行业化石碳氢资源高效利用工程研究中心陕西西安710000 陕西延长石油(集团)有限责任公司碳氢高效利用技术研究中心陕西西安710000

在自主搭建的公斤级流化床热解装置中探索了秸秆与低变质烟煤的共热解特性,考察了温度、压力、进料速率等因素对除尘效率的影响。结果表明:在掺混比(低变质烟煤∶秸秆)=70∶30、温度600℃、压力0.3 MPa以及N_(2)气氛条件下,秸秆热解提... 详细信息

在自主搭建的公斤级流化床热解装置中探索了秸秆与低变质烟煤的共热解特性,考察了温度、压力、进料速率等因素对除尘效率的影响。结果表明:在掺混比(低变质烟煤∶秸秆)=70∶30、温度600℃、压力0.3 MPa以及N_(2)气氛条件下,秸秆热解提供足够的氢及碱金属/碱土金属元素,使煤热解自由基和氢供体的反应达到平衡,改变煤的黏结性并破坏煤的黏结成焦,最大程度释放煤中挥发分,使共热解油收率最大为16.90%,高于理论收率13.05%。随着温度升高,含尘气体的密度、黏度等发生变化,进而改变粉尘的运动规律,半焦颗粒热团聚作用增强且黏性阻力变大,气固分离效率先增加后降低,在450~500℃时达到最大,为96.8%。压力由0.1 MPa升至0.7 MPa,气固分离效率由97.52%降至96.34%。加压抑制挥发分析出而使其发生二次裂解,热解油收率由21.05%降至18.64%。高进料速率下具有较大的料粉浓度,造成气固分离效率降低。进料速率由1.0 kg/h增至2.5 kg/h,气固分离效率由98.2%降至93.5%,热解油收率由21.05%降至18.22%,油中含尘率由1.05%增至5.04%。

关键词：流化床共热解协同效应气固除尘效率加压

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双循环流化床粉煤加压气化工业试验

天然气化工—C1化学与化工 2022年第6期47卷 103-109页

作者：黄勇王宁波靳皎杨会民张晓欠党昱权亚文陕西延长石油(集团)有限责任公司碳氢高效利用技术研究中心石油和化工行业化石碳氢资源高效利用工程研究中心陕西西安710000

为了验证双循环流化床粉煤加压气化制取合成气的效果,在处理量为100 t/d的工业试验装置上对粒径为0~300μm的崔木煤进行了连续运行试验,考察了双循环流化床加压气化的产物产率及产品性质。结果表明,在一级循环流化床温度为980℃、二级... 详细信息

为了验证双循环流化床粉煤加压气化制取合成气的效果,在处理量为100 t/d的工业试验装置上对粒径为0~300μm的崔木煤进行了连续运行试验,考察了双循环流化床加压气化的产物产率及产品性质。结果表明,在一级循环流化床温度为980℃、二级循环流化床温度为1100℃及压力为3.5~4.0 MPa的条件下,通过高温、活性气氛、短接触时间与高温固体颗粒高倍率循环的协同影响,工业试验装置在接近灰熔点温度下稳定运行。与一级循环流化床相比,二级循环流化床合成气中H_(2)和CO含量(体积分数,下同)分别增加3.56%和5.75%,CO_(2)和CH_(4)含量分别降低3.86%和2.39%,冷煤气效率和碳转化率分别增加8.44%和7.49%,飞灰和气化灰渣的固定碳含量分别降低10.27%和6.46%。工业试验装置的合成气产率为2.12 m^(3)/kg,有效气H_(2)含量为33.18%~36.25%,CO含量为41.04%~45.96%,热值为10119.03~10584.89 kJ/m^(3),碳转化率为96.13%,冷煤气效率为73.56%,实现了双循环流化体系中粉煤的深度转化与合成气的高效产出。

关键词：双循环流化床加压气化粉煤气化工业试验

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二氧化碳参与的粉煤热解-气化工业试验研究

低碳化学与化工 2024年第7期49卷 111-119页

作者：黄勇靳皎刘丹张晓欠刘彪刘巧霞陕西延长石油(集团)有限责任公司碳氢高效利用技术研究中心石油和化工行业化石碳氢资源高效利用工程研究中心陕西西安710065

为开展煤炭清洁高效转化过程中的CO_(2)循环利用研究,在处理量为36 t/d的热解-气化工业试验装置(简称“工业试验装置”)中对粒径为0~300μm的西湾煤进行了连续运行试验,考察了CO_(2)参与的工业试验装置的物料和热量平衡、运行情况及产... 详细信息

为开展煤炭清洁高效转化过程中的CO_(2)循环利用研究,在处理量为36 t/d的热解-气化工业试验装置(简称“工业试验装置”)中对粒径为0~300μm的西湾煤进行了连续运行试验,考察了CO_(2)参与的工业试验装置的物料和热量平衡、运行情况及产物性质的变化规律。结果表明,在热解温度为600℃、气化温度为1000℃和反应压力为0.8~1.0 MPa的条件下,CO_(2)参与热解-气化过程后,工业试验装置运行稳定,吨煤蒸汽消耗量减少了5.38%,合成气中有效气(CO+H_(2))含量(体积分数,下同)由74.74%升高至79.63%,CO含量升高了10.43%,H_(2)含量降低了5.54%,合成气热值、碳转化率及能源转化效率均升高。焦油产率由15.91%升高至16.25%,密度由1.06 kg/m^(3)降低至1.02 kg/m^(3),运动黏度由3.42 mm2/s降低至2.70 mm^(2)/s,硫质量分数由0.20%降低至0.15%,同等质量焦油馏分对应的温度降低了10~30℃。焦油中脂肪烃质量分数提高了7.53%,芳香烃质量分数降低了5.47%,其他化合物质量分数提高了15.98%。

关键词：流化床二氧化碳热解-气化工业试验

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流化床粉煤热解气化一体化工业试验研究

现代化工 2023年第5期43卷 204-209页

作者：黄勇张晓欠靳皎郝婷刘彪刘巧霞陕西延长石油(集团)有限责任公司碳氢高效利用技术研究中心陕西西安710000 石油和化工行业化石碳氢资源高效利用工程研究中心陕西西安710000

为了验证流化床热解气化一体化反应器一步法提取焦油与合成气的效果,在处理量为36 t/d的工业试验装置对0~300μm西湾煤进行连续运行试验,考察了热解及气化反应的产物产率及性质。结果表明,在热解温度580℃、气化温度990℃、压力1.0 MPa... 详细信息

为了验证流化床热解气化一体化反应器一步法提取焦油与合成气的效果,在处理量为36 t/d的工业试验装置对0~300μm西湾煤进行连续运行试验,考察了热解及气化反应的产物产率及性质。结果表明,在热解温度580℃、气化温度990℃、压力1.0 MPa下,通过加氢气氛、短接触时间与固体颗粒高倍率循环的协同影响,强化床层传热传质和减少产物的二次反应,焦油产率为15.91%,格金焦油产率达到136.57%;焦油密度1.06 kg/m^(3),含尘量0.87%(质量分数,下同),含水率2.58%,焦油中轻质组分含量57.14%;半焦和灰渣的挥发分降低,硫元素含量减少;合成气中H_(2)含量(体积分数,下同)29.53%~33.79%,CO含量26.88%~30.05%,热值9471.03~10069.09 kJ/m^(3);标定期间的每小时物料平衡偏差1.27%,热量损失6.90%,碳转化率94.27%,能源转化效率82.75%。工业化试验证明,流化床热解气化一体化反应器可以有效耦合粉煤热解与半焦气化,实现了连续稳定运行,以较高产率制取了高品质焦油与合成气,不产生半焦。

关键词：流化床热解气化焦油产品性质

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侧喷嘴下行床内热量传递特性CFD模拟

化工进展 2024年第S1期43卷 32-42页

作者：杨会民杜加丽权亚文吴升潇靳皎吴峰陕西延长石油(集团)有限责任公司碳氢高效利用技术研究中心陕西西安710002 石油和化工行业化石碳氢资源高效利用工程研究中心陕西西安710075 西北大学化工学院陕西西安710069

在煤热解过程中,侧喷嘴下行床内气固流动及热量传递行为对其反应性能有着至关重要的作用。本文通过计算流体动力学CFD模拟,采用半焦为热载体,构建了考虑气体-煤、气体-半焦对流传热及煤-半焦碰撞导热三种传热机制的传热模型。详细考察... 详细信息

在煤热解过程中,侧喷嘴下行床内气固流动及热量传递行为对其反应性能有着至关重要的作用。本文通过计算流体动力学CFD模拟,采用半焦为热载体,构建了考虑气体-煤、气体-半焦对流传热及煤-半焦碰撞导热三种传热机制的传热模型。详细考察了操作参数半焦密度、颗粒粒径和气速对床内流动行为和热量传递特性的影响,以期为下行床的推广及优化提供一些定性指导。结果表明:降低半焦密度、颗粒直径及气速有利于提高煤颗粒固含率。对煤升温过程影响敏感度由高到低的顺序是:半焦密度>气速>颗粒直径。在热传递过程中,当半焦密度为900kg/m3、颗粒直径为0.4mm及气速为10m/s时最有利于气-固相间对流传热及固-固碰撞导热。其中气体-半焦对流传热占主导,其次为气体-煤对流传热,煤-半焦碰撞导热占比较小。

关键词：下行床热量传递操作参数数值模拟