微波功率對低變質(zhì)煤與塑料共熱解焦油的影響.pdf

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1、第36卷第2期煤炭轉(zhuǎn)化V01．36NO．22013年4月C0ALC0NVERS10NApr．2013微波功率對低變質(zhì)煤與塑料共熱解焦油的影響付建平D宋永輝閏敏”蘭新哲’摘要研究了微波場中低變質(zhì)煤與塑料共熱解時(shí)微波功率對焦油組成的影響．利用色譜一質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC—MS)和傅立葉紅外光譜儀(FT—IR)對焦油的組成進(jìn)行了分析表征．結(jié)果表明，隨著微波功率的增大，熱解焦油呈現(xiàn)出輕質(zhì)化趨勢．"-3功率由480W增加到800W時(shí)，焦油中輕質(zhì)油含量增加13．2，重質(zhì)油含量減少24．2．焦油中烷烴類物質(zhì)含量增加4．4，烯烴含量增加9．1，而芳香烴類物質(zhì)含量減少14．69，6．因此，微

2、波功率對熱解后焦油成分具有重要的影響．關(guān)鍵詞微波功率，低變質(zhì)煤，共熱解，焦油中圖分類號TQ530．2塑料共熱解所得的焦油進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，所得0引言焦油中芳香烴含量增加，輕質(zhì)油含量增加．李希堯[11]研究了煤與聚乙烯和聚丙烯的熱解，當(dāng)與聚丙煤與廢舊塑料的共熱解是在塑料液化技術(shù)基礎(chǔ)烯共熱解時(shí)，焦油中芳香族組分的含量有所減少，但上發(fā)展起來的一種新型熱解技術(shù)．塑料的H／C原子其中的苯、萘、茚的各種甲基、二甲基、三甲基等烷基比較高，共熱解過程中，其c—H鍵斷裂生成單體取代物含量明顯增多，而蒽、菲、芘等稠環(huán)芳烴含量H。，對整個(gè)反應(yīng)過程起到供氫的作用，有利于液相則有所減少，說

3、明共熱解過程存在的協(xié)同效應(yīng)促進(jìn)產(chǎn)物產(chǎn)率的增加，同時(shí)可大大緩解日益嚴(yán)重的白色了焦油的輕質(zhì)化．在微波強(qiáng)化熱解方面，王南[1]進(jìn)污染及資源浪費(fèi)．[1]以微波加熱取代傳統(tǒng)的加熱方行了關(guān)于印尼褐煤微波熱解特性的實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果式，可充分利用微波的熱效應(yīng)及非熱效應(yīng)，大大提高發(fā)現(xiàn)，隨著微波功率的增大，焦油產(chǎn)率有明顯的增升溫速率及熱解速率，對提高液體產(chǎn)品的收率及改加，氣體小分子發(fā)生的二次聚合反應(yīng)和煤顆粒大分善結(jié)構(gòu)組成具有重要的意義．[2。目前，有關(guān)煤與塑子的熱裂解反應(yīng)都是導(dǎo)致煤焦油產(chǎn)率增大的原因．料共熱解的研究多集中于熱解過程及焦油產(chǎn)品的組折建梅等[1?？疾炝斯β蕦τ晚搸r熱解過程的影響

4、，成方面，所涉及到的煤種主要為煙煤，塑料則包括聚結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著功率的增大，頁巖油產(chǎn)率呈現(xiàn)出先增丙烯、聚乙烯及聚氯乙烯等．張振國等[4]的研究表后減的趨勢，而熱解氣體產(chǎn)率則逐漸增大．本研究采明，共熱解過程中，塑料的加入有助于焦油和煤氣產(chǎn)用色譜一質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC—MS)和傅立葉紅外光譜儀率的增加．李保慶等Es,7]利用固定床反應(yīng)器研究了(FT—IR)對低變質(zhì)煤與聚丙烯塑料共熱解后的焦油煤與塑料的共熱解．研究表明，當(dāng)聚乙烯塑料的添加進(jìn)行了分析表征，以期探索發(fā)現(xiàn)微波功率對共熱解比例為5時(shí)，焦油的收率增加5左右，增加的焦產(chǎn)品的影響規(guī)律．油量占原煤熱解后焦油產(chǎn)率的21．孫秀環(huán)等[

5、8]在焦煤中加入不同種類和不同比例的塑料，結(jié)果表明，1實(shí)驗(yàn)部分除聚乙烯(PE)塑料外，隨著塑料添加比例的增加焦油的產(chǎn)率逐漸增加．Dize等[g]認(rèn)為熱解過程中廢塑1．1原料料作為供氫物質(zhì)，終止了熱解過程中煤自由基的產(chǎn)生，所得產(chǎn)物中氣體和焦油的產(chǎn)率有所提高．張振國原料煤為陜北某地的長焰煤，其固定碳含量為等E1o]采用了氣相色譜一質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC—MS)對煤與59．6．od，灰分2．6，揮發(fā)分37．8，屬一種典型的*國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863)項(xiàng)目(2011AAO5A2O2)、陜西省自然科學(xué)基金榆林專項(xiàng)項(xiàng)目(2011JYOO4)和陜西省科技統(tǒng)籌計(jì)劃項(xiàng)目(2011KTD

6、ZO1一O5一O1／O5)．1)碩士生；2)博士、教授，西安建筑科技大學(xué)冶金工程學(xué)院，陜西省冶金工程技術(shù)研究中心，710055西安收稿日期：2012—07-12；修回日期：2012一10—1964煤炭轉(zhuǎn)化低灰分、高揮發(fā)分的低變質(zhì)煙煤．廢舊的聚丙烯質(zhì)，塑料為富氫類物質(zhì)，熱解過程中塑料具有供氫作(PP)塑料利用萬能粉碎機(jī)粉碎至5mm左右，與粒用，從而使煤中一部分易縮合為半焦的大分子自由度為5mm的煤樣混合均勻，烘干后備用．基與塑料熱解出的小分子自由基發(fā)生作用而生成輕質(zhì)組分裂解出來，使焦油和煤氣產(chǎn)率增加．1．2實(shí)驗(yàn)過程及步驟2．2焦油的氣相色譜一質(zhì)譜聯(lián)用分析實(shí)驗(yàn)在自行改裝加

7、工的微波爐中進(jìn)行．準(zhǔn)確稱量50g混合樣品(塑料3)，裝入側(cè)壁帶有導(dǎo)氣管通常，將碳原子數(shù)為5～10的稱為輕質(zhì)油，碳原的石英反應(yīng)器中，將反應(yīng)器置于微波爐中，在微波功子數(shù)為l1～18的稱為中質(zhì)油，而碳原子數(shù)>19的率分別為480W，560W，640W，720W和80OW稱為重質(zhì)油．低變質(zhì)煤與聚丙烯塑料在微波場中共的條件下，開啟微波加熱40min，固體焦在反應(yīng)器熱解后焦油的氣相色譜一質(zhì)譜聯(lián)用分析結(jié)果見表1內(nèi)自然冷卻后稱重，熱解后的氣體經(jīng)兩級冷凝裝置和第65頁圖2．分離出焦油，冷凝溫度為25℃，焦油經(jīng)脫水后稱重表1焦油中不同碳原子數(shù)物質(zhì)的分布(％)并進(jìn)行相關(guān)分