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1、第37卷第3期煤炭轉(zhuǎn)化Vo1．37NO．32014年7月C0ALC0NVERS10NJu1．2014反應(yīng)氣氛對(duì)平朔煤熱解反應(yīng)性能的影響史雪君”汪勤亞馬委元吳道洪。摘要在固定床反應(yīng)器上研究了平朔煤在N2，H2，CH／co2和CH／co2(catalyst)不同熱解氣氛下的煤熱解性能．主要考察了不同熱解氣氛下的熱解溫度和升溫速率對(duì)焦油、水、半焦產(chǎn)率以及脫硫率的影響．結(jié)果表明，甲烷在催化劑的作用下能夠產(chǎn)生大量的CH基團(tuán)，CH基團(tuán)能使煤熱解產(chǎn)生的自由基更穩(wěn)定，從而提高焦油產(chǎn)率．平朔煤在CH／co(catalyst)氣氛下熱解的焦油產(chǎn)率最高，在600℃的熱解溫度下，焦油、水、半焦產(chǎn)率
2、和脫硫率分別為33．5，25．8，69．5和25．3(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，其中焦油產(chǎn)率為相同條件下H和Nz氣氛下熱解的1．6和1．8倍．關(guān)鍵詞平朔煤，催化熱解，焦油中圖分類號(hào)TQ53o．20引言影響規(guī)律·1實(shí)驗(yàn)部分煤熱解工藝是煤炭在氣化、燃燒或其他方法利用前，在相對(duì)溫和條件下將煤中富氫組分以液體和1．1煤樣氣體的形式提取出來(lái)，從而提高煤炭的利用效率．通常，煤干餾的氣體中含有約40的氫氣和20～本實(shí)驗(yàn)所用煤樣為平朔煤(CPS)，粒度在3O的甲烷，而甲烷在催化劑的作用下，能產(chǎn)生包含10mm~50mm之間，隨機(jī)取三個(gè)樣品，命名為1，甲基和亞甲基等自由基基團(tuán)[1]，如果這些自由基基2和3．
3、煤樣的工業(yè)分析和元素分析見(jiàn)表1．由表1團(tuán)和煤熱解過(guò)程中產(chǎn)生的自由基以及小分子物質(zhì)接可以看出，平朔煤的水含量較低，全水只有約5，但觸，則可以轉(zhuǎn)變?yōu)榻褂停瑥亩岣呙簾峤膺^(guò)程中焦油表1煤樣的工業(yè)分析和元素分析(％。ad)的產(chǎn)量．Douglasaetal[2報(bào)道了一種LiO2催化劑，Table1Proximateandultimateanalysisofsamples(，ad)在580℃的反應(yīng)溫度下，于CH-N。O氣氛下煙煤熱解的液體產(chǎn)率高于相同條件下N氣氛下的液體產(chǎn)率．Egieboretal[3]研究了Highvale煤在CH4和Ar氣氛下的熱解，發(fā)現(xiàn)CH氣氛下煤熱解的轉(zhuǎn)化率高于
4、Ar氣氛下的轉(zhuǎn)化率．CalkinsetalL4在甲烷*Massfraction．氣氛下對(duì)煤快速熱解時(shí)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于某些煤種，甲烷可灰含量較高，且變化較大，平均灰含量達(dá)18左右，以在煤中的礦物質(zhì)和半焦的催化作用下發(fā)生裂解，干燥無(wú)灰基揮發(fā)分約31，硫含量約0．7．產(chǎn)物為乙烯或其他低分子碳?xì)浠衔铮魏閺?qiáng)1．2格金實(shí)驗(yàn)等使用H，CH和CO的混合氣體組成的模擬焦?fàn)t氣進(jìn)行煤熱解實(shí)驗(yàn)．結(jié)果表明，高溫時(shí)CH和按GB／T1341—2007進(jìn)行煤格金低溫?zé)峤鈱?shí)H問(wèn)的協(xié)同作用提高了煤氣和焦油的產(chǎn)量，CH驗(yàn)．將熱解爐通電加熱至300℃，并保持此溫度．將的存在使焦油組分輕質(zhì)化，改善了焦油質(zhì)量．本實(shí)驗(yàn)裝
5、有2Og物料的熱解管插入爐內(nèi)，并使熱解管支管在上述研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行了平朔煤在Nz，Hz，緊靠爐I=I，從300℃開(kāi)始，以5℃／min的升溫速度CH／co和CH／co2(catalyst)不同熱解氣氛下將熱解爐繼續(xù)加熱至600℃，并在此溫度下保持的煤熱解性實(shí)驗(yàn)，考察熱解溫度、熱解氣氛和升溫速15min，停止加熱．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，煤樣分解產(chǎn)生的焦率等工藝條件對(duì)焦油、水和半焦產(chǎn)率以及脫硫率的油、水蒸氣和煤氣經(jīng)熱解管支管進(jìn)入錐形瓶，焦油和1)博士，2)高級(jí)工程師I3)教授級(jí)高級(jí)工程師(通訊作者)，北京神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份有限公司，102200北京收稿日期：2013-i0—27I修回
6、日期：2013-12—16煤炭轉(zhuǎn)化水蒸氣在錐形瓶中冷凝，煤氣則由導(dǎo)氣管排出．稱取驗(yàn))．由表2可以看出，焦油和煤氣產(chǎn)率均較高，分別所得焦油、熱解水、半焦和煤氣的質(zhì)量，并計(jì)算其收率．可達(dá)8．4和8．1，半焦產(chǎn)率達(dá)75．0．表2格金熱解實(shí)驗(yàn)(％，ad)1．3催化劑制備Table2Gray-kingassayofcoal(，ad)1．5La2O3—1．5CeO一10Ni／7一A12O。催化劑采用真空浸漬法制備，催化劑載體為丫一Alo。小球(2mm～3ram)，催化劑上Ni的負(fù)載量為10(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，LaO。的負(fù)載量為1．5(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，CeO的負(fù)載量為1．5(質(zhì)量分?jǐn)?shù))．將浸漬后的
7、催化劑在l10℃干燥2h，然后在800℃空氣中焙燒2．2熱解氣氛對(duì)煤熱解氣體組成的影響6h，在700℃下H。還原4h，制得還原態(tài)1．5La2o3一1．5CeO2—10Ni／7一A12O3催化劑．表3是熱解氣氛對(duì)煤熱解氣體組成的影響．由表3可以看出，平朔煤在CH／co(catalyst)氣氛1．4熱解實(shí)驗(yàn)下熱解時(shí)CO的體積分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于H和N氣氛煤在不同反應(yīng)氣氛下的熱解反應(yīng)在自行設(shè)定的下的體積分?jǐn)?shù)，這是因?yàn)槊涸贑H／co(catalyst)固定床反應(yīng)器中進(jìn)行，固定床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1．氣氛下熱解時(shí)發(fā)生了甲烷二氧化碳重整
