中低阶煤热解过程中挥发物反应行为的研究
煤热解过程中挥发物的反应对产物的产率和品质影响很大，认识挥发物反应的条件与重组分（特别是THF不溶物coke）形成和演化规律很有必要。本文采用两段反应器（第一段用于煤热解、第二段用于挥发物的反应）对比研究了一种褐煤和一种低阶烟煤挥发物的反应行为，探讨了挥发物在440-700℃反应1.5-7 s范围内对最终液体、气体和析炭(coke)产率的影响，重点分析了coke在挥发相和反应器管壁的形成规律，并依据顺磁共振(ESR)得到的自由基浓度、g值和线宽等信息分析了coke结构的演化。此外还探讨了挥发物反应对最终焦油组成及其产率的影响，分析了焦油不同温度区间的馏分含量和易加工焦油(oil)组成中芳香分的演化规律，并定量分析了不同焦油组分(包括:沥青质(pitch)+易加工焦油(oil)和易加工焦油(oil))中可蒸馏油的含量。 研究发现，两种煤热解产生的挥发物在600℃开始发生显著的反应，烟煤的反应比褐煤显著，伴随着pitch，coke以及oil中芳香分组成和焦油自由基浓度的快速升高;440℃形成的coke主要存在于挥发相，650和700℃形成的coke沉积于管壁的量很显著，在4.2 s，达到总coke量的50％左右(SM，40.6-41.2％，HLBE，36.4-55.3％)，褐煤挥发物形成的coke量多于低阶烟煤挥发物形成的coke量，其中的芳香结构的尺寸可能相对较小、O含量较高（自由基的g值较大、线宽较宽），但到600℃以上，两种煤挥发物形成的焦在组成上类似，具有类似的自由基g值和线宽。挥发物反应后的焦油组成主要是oil，且褐煤焦油(tar)的oil含量（约83％）高于烟煤tar的oil含量（约60％），其次是pitch，coke含量较低。另外，温度对年轻煤和年老煤挥发物反应的影响不同，在4.2s，440-700℃范围内，温度升高会使年轻煤的可处理性降低（柱残留增加），而对于年老煤，600℃以上反而会使焦油的可处理性变好，这一发现对于工业上调控操作温度具有很好的指导意义。
煤热解;挥发物;反应行为;焦分布;焦油组成;自由基
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
刘振宇
2017
中文
TQ530.2
69
2017-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）