费托合成废催化剂蜡渣掺混对工业水煤浆成浆特性的影响

将蜡渣以不同比例掺入工业水煤浆中制备环保型水煤浆,可实现费托合成废催化剂蜡渣资源化、无害化处理。利用旋转流变仪测定浆体的最大成浆浓度、流变性等,借助Zeta电位仪定量分析添加蜡渣对于水煤浆稳定性的影响,使用FTIR表征煤、蜡渣颗粒表面的官能团,利用SEM和接触角测量仪对煤和蜡渣表面形貌和接触角进行分析,通过绘制蜡渣水煤浆的稳定分散图,探究蜡渣的掺混对成浆特性的影响机制。结果表明:随着蜡渣添加量的增加,浆体表观黏度增大,最大成浆浓度降低,水煤浆和蜡渣水煤浆都表现出剪切变稀的假塑性特征;加入蜡渣后,浆体的Zeta电位有所增大,蜡渣水煤浆的析水率与相同浓度的工业水煤浆的析水率相比区别不大;通过红外光谱仪及接触角分析仪分析可知,蜡渣表面活性差,疏水性强,进入水煤浆后,水会在蜡渣颗粒表面聚结,造成浆体中自由水损失,从而造成黏度增加,最大成浆浓度降低;同时由于煤表面形成了水化膜,其表面亲水,蜡渣表面疏水,在体系中二者不会发生团聚,所以蜡渣的加入对浆体的稳定性起到了一定的积极作用。

煤浆提浓项目的工程设计与PDMS软件的应用研究

结合凯越煤化的煤浆提浓项目,介绍了其煤浆提浓系统,并针对该系统的工程设计,从设备布置、工艺管道设计、自动控制系统和联锁设计等方面进行探讨,阐述了设计要点和注意事项。在设计过程中,为提高设计质量和出图效率,采用了PDMS软件进行三维设计,介绍了PDMS软件的特点、建模设计过程和设计成品文件。

气化无烟煤高效助熔剂研究与实践

研究了晋城矿区高硫无烟粉煤的煤灰特性,特别是灰熔点和黏温特性。针对这些特性,通过大量基础分析和试验,采用添加助熔剂的方法,成功将入炉煤灰熔点降低至1300℃左右,保证了气化炉的稳定运行。

含碳高硅矿球团在H_(2)-H_(2)O-N_(2)和CO-CO_(2)-N_(2)气氛下还原过程研究

针对高炉炼铁节能减排的新要求,在H_(2)-H_(2)O-N_(2)和CO-CO_(2)-N_(2)气氛下研究碳复合团块的反应行为。通过化学分析法、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDS)分析了复合团块的成分、矿相及微观形貌,对CO-CO_(2)-N_(2)和H_(2)-H_(2)O-N_(2)气氛下碳复合团块的还原行为进行了分析,并建立了复合团块反应动力学模型。结果表明,在1 073、1 173、1 273、1 373 K温度下,复合团块在H_(2)-H_(2)O-N_(2)气氛下的还原度和碳气化率均高于CO-CO_(2)-N_(2)气氛。对2种气氛下含碳团块在1 273 K时的反应过程进行分析,XRD图谱表明,在H_(2)-H_(2)O-N_(2)气氛下反应20 min后,团块中FeO相消失;在CO-CO_(2)-N_(2)气氛下,一直存在团块中FeO相,说明复合团块在H_(2)-H_(2)O-N_(2)气氛下还原性更好。对比2种气氛下的扫描电子显微镜(SEM)照片,当反应进行到25 min时,金属铁在复合团块边缘大量聚集。综合考虑气固相之间化学反应的质量守恒和传质行为,建立复合团块反应动力学模型。结合实验结果进行分析,模型拟合结果较好。

锶改性SAPO-34催化甲醇制烯烃研究

通过将碱土金属锶(Sr)引入SAPO-34形成改性催化剂Sr-SAPO-34,并在连续流动固定床反应系统中,对Sr改性催化剂催化MTO反应进行评价,考察了不同Sr含量催化剂的性能及影响反应的因素,总结出了以Sr-SAPO-34为催化剂进行MTO的反应条件。

煤液化残渣萃余物与煤共气化的灰渣特性

与煤共气化是实现煤直接液化残渣萃余物(ER)资源化利用,提升煤直接液化工程整体经济性的重要途径。气化过程灰渣的流动性是影响气化操作条件的重要参数,利用灰熔点仪、高温旋转黏度计、XRD及SEM等测试手段考察了ER与煤共气化的灰渣熔融特性、黏温特性及晶体特性,并结合壳牌气化装置入炉煤配比和操作条件,从灰化学角度确定ER的最佳掺混比例及气化操作窗口。结果表明:ER属于高灰、高铁、高钙、高硫物质,且其灰成分偏碱性,随煤中ER添加量增大,掺混后的灰分、铁含量和硅铝比逐渐增大。当萃余物质量分数超8%,全液相温度T_(liq)降低,但萃余物添加量超20%时,熔渣类型从玻璃渣转变为结晶渣。XRD与SEM分析结果表明钙长石的析出造成熔渣类型改变,钙长石的析出主要是因为萃余物的添加使熔渣黏度降低,熔渣中团簇的扩散能力增强,有利于结晶行为。结合Shell气化炉的操作条件及对煤灰中铁含量的要求,当萃余物添加量为10%时,共气化熔渣适合气化炉排渣,对应的排渣窗口为1 335~1 557℃。该研究结果为ER与煤共气化提供指导,提高煤直接液化流程的经济性。

煤直接液化残渣资源化利用研究进展

煤直接液化残渣是直接液化工艺副产物,产量约占原煤质量的10%~30%。液化残渣组成成分复杂、环境危害大且处理成本高,同时其含有重质油和沥青烯等物质,有潜在的二次利用价值,因而资源化利用煤直接液化残渣,间接提高煤有机质原子利用率并降低工艺经济成本,成为当前煤直接液化工艺亟待解决的关键技术问题。综述了煤直接液化技术及液化残渣资源化利用的最新研究进展,深入探讨了不同影响液化残渣高效转化的关键因素,分析比较了不同液化残渣处理工艺技术的特点,以期为煤直接液化技术发展及液化残渣资源化利用提供指导。

基于热重-质谱联用技术的新疆准东煤热解特性研究

以新疆准东煤田4种典型煤为燃料,采用热重-质谱联用技术并结合脉冲热分析法,详细分析了煤中不同有机组分的热解特征以及主要气态产物(H_(2),CH_(4),CO_(2),CO,H_(2)O)的在线析出行为。结果表明:温度在400~430℃,4种准东煤的热解失重速率均达到最大值,这是因为煤中以芳香碳和脂肪碳为中心形成的C_(al)—C_(al),C_(al)—O,C_(al)—H,C_(ar)—C_(al),C_(ar)—O,C_(ar)—H含量相对较多。而C_(al)—C_(al)和C_(ar)—C_(al)键的断裂是热解过程中焦油的主要来源。这为新疆准东煤通过煤解热获得高附加值化学品提供了理论依据。另外,准东煤在热解过程中,气态产物(H_(2),CH_(4),CO_(2),CO)析出的峰值温度和变化规律基本一致,说明准东煤具有相似的结构。

干馏层气氛对半焦结构及其CO_(2)气化活性影响

固定床煤气化炉中气氛对干馏层生成半焦的活性影响较大。对不同气氛下制得的半焦进行了CO_(2)气化活性实验,并采用拉曼光谱和氮吸附对半焦进行了表征。结果表明:与N2气氛下制得的半焦相比,通入其他气体可以提高半焦的CO_(2)气化活性,单组分中H2O气氛下制得的半焦的CO_(2)气化活性最强,双组分中CO_(2)+H2和CO+H2O气氛下制得的半焦的气化活性明显增加,而且双组分气氛下的CO_(2)气化活性比前者强;半焦比表面积的增加有利于其CO_(2)气化活性的提高,但半焦化学结构的变化对其CO_(2)气化活性的提高作用更明显。

活性污泥作为气化用型煤粘结剂——污泥在粉煤中的分散性与型煤质量的关系

研究了活性污泥在粉煤中分散性的影响因素，以及分散性对气化用型煤质量的影响。研究结果表明，活性污泥在粉煤中分散性主要取决于煤／泥比和搅拌强度；活性污泥在粉煤中分散得越充分，得到的型煤强度越高，型煤强度的离散性也越小，相应型煤气化活性越高，残留灰渣中碳含量也越低。

无烟煤流化床气化飞灰的结渣特性

通过烧结特性实验研究了无烟煤流化床气化飞灰在"近灰熔点"处的烧结特性,并利用X射线衍射分析(XRD)进行了结晶矿物质和玻璃相的定量分析以研究其烧结机制。结果表明,飞灰中矿物质间的相互转化控制着其结渣特性。由于铁、钙和镁等碱性组分的部分富集,飞灰的灰熔点与原煤相比要低;在低于灰熔点DT 100～200℃附近,由于长石类矿物质的转变熔融形成了具有黏结性的液相,灰样发生液相烧结导致收缩变形而结块;大部分的钙和铁等助熔组分赋存于玻璃相中提高了其浓度,且在热处理过程中它们并未发生析晶行为,从而促进灰样的烧结致密化过程,进一步使得飞灰的结渣倾向增强。

黏结剂对铁酸锌脱硫剂在高温煤气中脱硫性能的影响

以硝酸铁、硝酸锌、氨水及黏结剂为主要原料,用共沉淀法制成六种铁酸锌脱硫剂。研究了各种黏结剂的加入对脱硫剂的尖晶石结构、硫容量和脱硫效果的影响,在固定床上对其进行脱硫试验。并用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和气体吸附等测试手段,对脱硫剂的物相组成、结构、比表面积和孔容进行了表征。结果表明,用共沉淀法制备的铁酸锌,具有不受黏结剂影响的尖晶石结构,其颗粒属于微米级;添加高岭土黏结剂的脱硫剂的脱硫效果最好,添加硅藻土的脱硫剂的脱硫效果最差;不同黏结剂对脱硫剂的织构的影响不同;脱硫剂的反应活性和硫容量与其孔容的大小有关。

K_2CO_3修饰钙基载氧体的煤化学链气化反应特性

以膨润土(Bentonite)为载体,采用机械混合-浸渍法制备了Ca SO4-K2CO3/Bentonite(Ca KBen)复合载氧体。在流化床反应器中,以水蒸气作为气化、流化介质,考察复合载氧体Ca KBen与不同煤种的化学链气化反应特性,并对该载氧体的循环特性、作用机理及气化动力学方程进行了研究。结果表明:复合载氧体Ca KBen适用于不同煤种的化学链气化过程。900℃时,与纯煤气化相比,Ca KBen化学链气化的碳转化率提高17.88%,反应时间缩短10 min,复合载氧体Ca KBen表现出良好的反应活性和催化性能。十次循环实验过程中,冷煤气效率稳定在85%以上,表明复合载氧体Ca KBen具有良好的循环特性。XRD、SEM分析表明十次循环实验后,钙基载氧体的晶相结构稳定,主要以CaS O4形式存在,K+主要以K2CO3形式存在,载氧体表面变得疏松多孔,该结构有利于化学链气化反应的进行。活性位扩展模型很好地体现了复合载氧体Ca KBen与煤化学链气化的动力学规律,验证了气化过程中CaS O4与K2CO3具有协同作用。

SDM－1型耐硫催化剂甲烷化反应动力学Ⅱ．宏观动力学模型

本文以工业应用为目的，采用内循环无梯度反应器，在５７３～６７３Ｋ，０．３０～１．２０ＭＰａ的条件下，原料气组成为Ｈ＿２５０～５４％，ＣＯ１１．７～２０．７％，ＣＨ＿４２．１～１４．３％，ＣＯ＿２６．４～１１．５％，Ｎ＿２１２．２～１８．１％范围内，研究了φ５×３ｍｍＳＤＭ－１型城市煤气耐硫甲烷化催化剂的宏观动力学方程。选择ＣＯ＋３Ｈ＿２＝ＣＨ＿４＋Ｈ＿２Ｏ（１）ＣＯ＋Ｈ＿２Ｏ＝ＣＯ＿２＋Ｈ＿２（２）为系统的独立反应，获得了可靠的动力学模型，井讨论了反应条件对甲烷化反应效率因子的影响。

干煤粉加压气流床气化试验研究

介绍了36t/d加压气流床气化中试装置主要设备、工艺流程及工艺条件的选择,并给出试验研究中多个煤种在气化压力3.0MPa、投干粉煤量1t/h条件下取得的主要试验数据。从试验数据看出,干法气化指标明显优于水煤浆气化,主要是CO2含量低,有效成分(CO+H2)含量高(均大于89%),证明了干煤粉气化的优越性。试验结果基本达到预期目的,积累了干粉煤气流床气化数据。

气化灰渣的理化性质及其对石油焦/CO_2气化反应特性的影响

采用XRF、XRD和SEM/EDS等分析手段对神华煤气化灰渣的理化性质进行了表征,并考察了气化灰渣对金山石油焦/CO2气化反应活性的影响。结果表明：炉底灰渣和炉顶飞灰的灰分质量分数分别为78.39%和62.71%;炉底灰渣中Ca和Fe的质量分数较炉顶飞灰高,而炉顶飞灰中Si和Al的质量分数则比炉底灰渣高;气化灰渣中的矿物质主要以对气化反应无催化活性的惰性物质形态存在,炉底灰渣中对含碳物料气化反应有催化作用的主要是少量的硫酸钙、氧化铁和钾芒硝（K3Na（SO4）2）,而炉顶飞灰中则是少量的硫酸钙;随着气化灰渣添加量的增加,石油焦催化气化反应速率达到最大值时所对应的转化率逐渐减小。当气化灰渣的添加量为5%~30%时,石油焦的气化活性提高了2~7倍,其中炉底灰渣的催化活性稍优于炉顶飞灰。

SDM－1型耐硫催化剂甲烷化反应动力学Ⅰ．本征动力学模型

本文研究了ＳＤＭ－１型城市煤气耐硫甲烷化催化剂的本征动力学。在５７３～６７３Ｋ，０．３０～１．２０ＭＰａ的反应条件下，原料气的组成为Ｈ＿（２）４２～４５％，ＣＯ１１～２４％，ＣＨ＿（４）１．８～１５％，ＣＯ＿（２）５．８～１７％，余者为Ｎ＿２气，采用幂函数模型回归的动力学方程为：结果表明，出口关键组分的模型计算值与实验值相当吻合，其残差分布符合均匀分布，统计检验亦证明了该模型是合理的。

神木煤流化床气化带出细粉的特性

采用灰熔点测定仪、扫描电镜-能谱分析仪和热重分析相结合,研究了神木煤流化床气化带出细粉的灰熔融特性、粒径分布和气化反应活性。结果表明,神木煤流化床气化带出细粉中酸性成分的减少和碱性成分铁、钙等的增加,使神木煤流化床气化带出细粉的灰熔点比原煤低。神木煤流化床气化带出细粉具有较宽的粒径组成,呈现出明显的多峰状分布,带出细粉表面的元素分布存在很大的差异。随着带出细粉粒径的减小,细粉中的水分逐渐减少,灰分含量逐渐增大。气化飞灰的孔隙结构比高温煤焦更发达,具有比较丰富的中孔和大孔,导致带出细粉的反应活性比神木煤焦高。

CO_2(或部分替代水蒸气)作气化剂的应用与技术研究

介绍了CO_2(或部分替代水蒸气)作气化剂技术研究的国内外现状及应用概况,总结开展此项技术研究的实际意义。

准东煤流化床气化飞灰的理化特性研究

采用灰熔点测定仪、X射线荧光光谱仪、扫描电镜和热重分析仪等方法,研究了准东煤流化床气化飞灰的灰熔融特性、物理结构和化学组成及气化反应活性。结果表明,准东煤与其流化床气化飞灰中Si O2、Fe2O3、Na2O和Ca O等矿物质含量存在显著的差异,但飞灰的灰熔点与原煤无明显差异。准东煤气化飞灰具有较宽的粒径范围,呈现双峰分布特征,且不同粒径区间飞灰的元素含量存在显著差异。提高气化温度,有利于提高飞灰的气化反应活性。准东煤流化床气化飞灰石墨化程度比煤焦要高,但其孔隙结构更为发达,含有丰富的中孔和中大孔,使得飞灰的气化反应活性高于煤焦。可通过提高气化温度、循环再气化的方法提高气化效率。