以炼焦煤为主的胶质体特性指标相关性研究

炼焦煤胶质体特性是影响炼焦过程和焦炭质量的关键因素,研究胶质体流动性、黏结性、膨胀性等特性及其之间的相关性可为胶质体质量的综合评价提供依据,进而指导炼焦配煤。通过测定来自全国不同矿点以炼焦煤为主的16个煤样的工业分析、胶质层指数、奥阿膨胀度、吉氏流动度,对吉氏流动度(MF)与奥阿全膨胀度(a+b)、最大胶质层厚度(Y)、黏结指数(G R.I)等其他黏结性指标进行相关性研究,并结合温度特征指标探讨最大流动度(lg MF)与初始软化温度(T s)、最大流动温度(T max)、固化温度(T r)和塑性范围(ΔT)间的相关性。研究结果表明:研究煤样的lg MF与a+b、Y、G R.I存在二次曲线相关性,其相关系数(R 2)分别为0.7491、0.8161和0.7604,且相关性受煤种的影响较大。lg MF与T s存在较好的相关性:随着lg MF增大,大体上T s逐渐减小,二次回归曲线的相关系数为0.8142;lg MF与T max、lg MF与T r的相关性很差;lg MF与ΔT存在较强的相关性,总体上随着lg MF增大,ΔT逐渐增大,二次回归曲线的相关系数为0.8712。

活性炭吸附工艺治理VOCs的技术应用进展

挥发性有机物(VOCs)严重危害人体健康及大气环境,而吸附工艺具有VOCs去除效率高、成本低等种优势并在VOCs的治理中发挥着重要作用,其核心在于VOCs吸附功能材料研制,因而基于活性炭具有原料来源广泛、孔隙结构发达、可回收利用等优点则常作为吸附剂被应用于VOCs治理。综述活性炭吸附工艺在VOCs治理领域的研究及技术应用进展,阐述活性炭吸附VOCs的关键影响因素及改性方法,并总结当前活性炭吸附VOCs的工艺技术、再生方法及应用现状,旨在为活性炭的选择及工艺控制提供理论指导。在活性炭选择上,应根据VOCs性质及外部工况选择具有合适结构的活性炭,同时须开发具有疏水性质的活性炭。在实际应用中,开展多种吸附工艺耦合为未来VOCs吸附工艺发展的重要方向;但由于VOCs成分的复杂性,可根据实际合理选择1种或多种VOCs治理工艺与吸附工艺联用以保证治理效果。对于吸附VOCs至饱和的活性炭,应从经济性及再生效果等方面进行考量从而对活性炭进行合理再生、补充或更换。

低温热解煤焦油粗酚精馏的初步研究与模拟计算

以低温煤焦油碱洗提取的粗酚为对象,设计了4塔连续精馏工艺,并利用Aspen Plus软件对精馏过程进行初步模拟计算。通过简化组分、选择合适物性方法、DSTWU模型估算参数、RADF-RAC模型严格计算,得到了连续精馏的工艺参数。在进料量为100 kmol/h,冷凝器10 kPa,再沸器30 kPa的压力下,4塔的塔板数分别为50、32、55、50,回流比分别为14.24、10.99、10.04、15.44,塔顶馏出量分别为15.168、16.795、31.059、17.577 kmol/h,得到塔顶产品质量纯度分别为苯酚95%(回收率95.0%)、邻甲酚95%(回收率94.1%)、间甲酚83%(回收率93.2%)、2,4-二甲酚74%(回收率97.8%)。得到的精馏工艺参数可以为粗酚精馏的实验和设计提供参考。

低阶煤热解关键技术问题分析及研究进展

针对低阶煤热解工业化进程中面临焦油品质差、粉尘夹带严重、油尘难分离等技术瓶颈,从焦油收率和品质调控、粉尘控制与除尘技术的角度分析了其原因,综述了相关的研究进展及技术应用情况。热解新工艺的开发要充分考虑催化热解、富氢气氛和二次反应调控等工艺的结合与应用,研发催化热解—催化气化或燃烧耦合一体化技术以实现催化剂的循环、低成本利用;优先选用源头控尘热解工艺,尽可能抑制粉尘的产生和实现反应器内高效控尘,减轻后续的净化分离负荷;高温气固分离应加强颗粒床除尘、高温静电除尘、高温洗涤除尘等技术的研发,并尽可能避免长流程除尘工艺,提高系统的可靠性。

内旋式移动床煤热解新工艺开发及试验

采用2t/d外热内旋式移动床热解试验装置,通过控制反应器物料热解区及粉尘沉降气室区的温度,研究了内旋式移动床工艺温度分布对13mm以下神木煤热解产物产率及性质的影响规律。结果表明:物料热解温度控制为650℃和700℃时,煤料均实现了较好热解,半焦挥发分Vdaf降低至10.36%~11.95%;相同物料热解温度,提高粉尘沉降气室温度后,辐射传热作用增强,半焦和焦油产率降低,煤气产率升高;在物料热解温度700℃,粉尘沉降气室温度500℃时,焦油收率Tard最高,为7.44%;物料热解温度为650℃,焦油模拟蒸馏360℃以下馏分含量为63.3%~72.0%,物料热解温度700℃时为67.5%~72.2%;相同物料热解温度,提高粉尘沉降气室温度后,焦油中轻油组分减少,洗油和沥青质含量增加,煤气中氢气含量增加;粉尘沉降气室温度达到550℃时,挥发物二次反应作用明显强于450℃和500℃;各工艺条件下,焦油中喹啉不溶物含量均低于1%,最低为0.51%。

温度对内旋式移动床热解产物的影响规律研究

低阶煤热解产物的产率和性质与反应器类型及热解温度等工艺条件密切相关,直接影响下游产业链的开发与延伸,一直是煤热解工艺开发过程中关注的重点。为获得满足产物后续规模化利用要求的最优热解工艺条件,采用1 kg/h内旋式移动床连续热解试验炉,以神木煤为原料,研究热解温度对半焦燃烧性、可磨性、稳定性以及焦油产率和组分分布的影响规律。结果表明:内旋式移动床热解炉控制热解温度500~800℃,热解时间150 min时,半焦产率为68.53%~78.62%,焦油产率先升高后降低,在650℃时最高,为7.52%;连续试验中半焦挥发分波动在1个百分点以内,气流着火温度为562.1~730.5℃,着火性能处于易燃和中等可燃范围,哈氏可磨性指数随着热解温度先升高后降低;热解温度控制为600~700℃,获得较高焦油产率的同时,半焦质量可满足电站锅炉和高炉喷吹规模利用的要求;通过反应器温度场控制可以实现焦油组分的调控,反应器底部温度650℃,中上部温度450~550℃时,焦油中重质组分含量(>360℃馏分)最低为25.68%,有利于后续蒸馏、加氢等处理;反应器中上部温度高于550℃时,挥发物二次反应加剧,导致轻质组分含量降低。

热解温度对低阶煤热解水中挥发酚的影响

中国低价煤储量丰富,而且自身挥发分较高,将其热解转化是一条科学的利用途径.选取5种典型低阶煤,在1 kg外热式固定床热解装置上进行热解试验,测定了热解水中挥发酚含量,并初步探讨了影响水中挥发酚含量的因素.结果表明：热解温度550～750℃,低阶煤热解水中挥发酚质量浓度为（1～9）×10^3mg/L,1kg煤样热解进入水中的挥发酚总量约为（1.0～2.0）× 10^3mg;氧含量和单位干燥无灰基煤样热解水中挥发酚总量并没有明显的相关性;随着热解温度的升高水中挥发酚质量浓度和总量基本呈上升趋势.

低温煤焦油柱层析色谱族组分分离及GC/MS分析

通过柱层析族组分分离和GC/MS相结合的方法,将低温煤焦油划分为脂肪族、芳香族、酯族和极性物等,深入研究了脂肪烃(链烷烃、环烷烃和烯烃等)、芳香烃(萘、蒽和菲等)、含氧化合物和含氮化合物的种类和相对含量,对低温煤焦油化学组成进行了较好的定性定量分析。

低温煤焦油的基本特性及综合利用

以陕西神木和山西大同的4种工业生产煤焦油为样品,对其基本特性进行系统的分析研究,对焦油中酚类化合物含量进行了测定,并应用GC-MS色质联用检测手段鉴定了碱洗提取的粗酚,并在此基础上简要概述低温煤焦油的综合利用。

沁能焦煤中各形态硫热解迁移规律研究

为探索炼焦煤中硫的存在形态及各形态硫的迁移变化规律,研究了山西沁能焦煤在停留时间30 min,热解终温为450~950℃条件下煤中全硫及各形态硫热解脱除规律,采用傅里叶红外光谱及X射线光电子能谱对原煤及焦样中有机硫化物具体形态及相对含量进行了分析。结果表明,煤样中有机硫化物可分为硫醚、含硫氧化物、二硫化物及Ar—S类硫化物(芳香族类及噻吩类硫化物)4类;热解过程中全硫脱除率升高主要是由于各类有机硫化物分解析出,硫化铁硫对全硫脱除贡献率有限;热解过程中,煤中各类有机硫化物间存在相互转化的现象。

高硫煤热解脱硫技术研究现状

归纳了煤中硫赋存形态,阐述了热解脱硫研究的意义;根据热解过程脱硫方式,将热解脱硫分为不同气氛下热解脱硫和添加物共热解脱硫。不同气氛下热解脱硫方面,分析了惰性、氧化性、还原性3种气氛下热解脱硫效果,结果表明,还原性气氛下脱硫效果最佳,且被脱除的硫多以H2S形态逸出;炼焦煤热解形成焦炭,还原性氢仅与表面含硫化合物反应,脱硫效果有限,因此难以工业化应用。添加物共热解脱硫方面,分析了有机和无机添加物共热解的脱硫效果,结果表明,某些有机和无机添加物与煤共热解时具有脱硫效果,但对于脱除哪类形态硫及各形态硫脱除机理研究甚少;最后提出了热解脱硫技术研究的可能性方向。

褐煤成型技术研究现状

中国褐煤资源丰富,由于其煤质特点,利用褐煤时需要进行提质加工。褐煤提质加工技术众多,国内外的褐煤提质加工技术主要包括热解提质加工工艺、脱水提质加工工艺及成型提质加工工艺等。褐煤成型技术可根据用户的不同需求,通过特殊的工艺,克服原煤存在的缺陷,生产出质量优良的产品;解决了褐煤易自燃、水分含量高等对长距离运输及储存不利的问题,具有明显的经济效益和环境效益。综述国内外褐煤众多提质工艺中的成型技术现状,介绍具有代表性工艺技术的主要特点,对比分析了国内外褐煤成型工艺技术的主要指标,总结了褐煤成型工艺技术在中国今后的发展。

沥青与焦粉热熔合物替代炼焦煤种的实验研究

沥青与焦粉配合后熔融均化得到挥发分和黏结指数接近焦煤的热熔合物。利用1 kg热解装置,将热熔合物替代炼焦基础煤种进行配合炼焦,考察其对炼焦产品产率及质量的影响。结果表明:以热熔合物分别替代TH焦煤、JINX焦煤、JUX弱黏煤进行炼焦,焦油产率有所提高,焦炭产率和煤气产率均降低;由于热解过程中供氢和受氢存在一定的温度差,粗苯和氨的产率也有所降低;所得焦炭的光学各向同性结构有不同程度的下降,有利于降低焦炭的反应性。

神木煤显微组分热解半焦CO_2活化特性研究

通过对神木煤显微组分不同温度下(500℃,700℃)热解得到的半焦和半焦CO2活化特性进行研究,发现富惰质组半焦比表面积和孔隙结构明显优于富镜质组半焦;热解半焦均存在较宽泛的中孔、大孔,从500℃到700℃,富镜质组半焦生成的微孔多于富惰质组半焦。在实验条件下,500℃和700℃的半焦CO2活化性能均是富镜质组>原煤>富惰质组。热解从500℃提高到700℃,富镜质组半焦的CO2反应活性明显提高。惰质组的结构疏松,在活化过程中容易造成孔壁塌陷,形成大孔,从而导致富惰质组半焦比表面积减小。

褐煤型煤高效防水添加剂的研究

选取自制的3种褐煤型煤防水添加剂,通过成型及防水等实验研究,对比型煤产品发热量、冷压强度、浸水强度等指标后,优选出最佳褐煤型煤防水添加剂。通过改变添加剂配入量,确定最合理配入比例,并进行规模化生产实验。结果表明:添加褐煤型煤高效防水添加剂后,褐煤型煤产品浸水强度可达558 N/个,浸水复干强度可达540 N/个;同时,该防水添加剂还可提高成型褐煤的冷压强度及热强度,且可以降低灰分及硫分等不利组分的含量。

不同煤种模拟炼焦时化产回收的实验研究

化工产品的回收在焦化企业中占有越来越重要的地位,模拟炼焦和化产回收的实验研究可为考察不同煤种的炼焦化产品收率提供参考。针对不同变质程度的煤种,通过模拟炼焦和化产回收装置进行了1 kg模拟炼焦实验研究。研究结果表明,将理论研究与炼焦模拟实验和化产回收实验相结合,才能准确预测焦炭工业生产中的化工产品回收率等指标。

我国煤基活性炭应用研究现状与发展趋势

煤基活性炭应用是煤炭清洁高效利用的重要组成部分,基于煤基活性炭具有孔隙结构发达、物理化学性质稳定、吸附性能优良、催化性能佳、易再生等特点而被广泛应用于众多领域,因此研究和归纳我国煤基活性炭的应用研究现状与发展趋势具有重要意义。对近年我国煤基活性炭的应用研究进行归纳分析,阐述煤基活性炭在我国主要应用领域的研究特点,具体探讨其在液相吸附(如水处理、食品加工、贵金属回收、医药领域等)、气相吸附(如烟气净化、挥发性有机物处理等)、催化领域(如催化剂、催化剂载体等)以及超级电容器、电极材料、土壤改良、气体分离、香烟滤器等其他方面的应用研究现状,并展望我国煤基活性炭的研究发展趋势。煤基活性炭可广泛用于市政自来水净化、生活污水与工业污水处理、医药废水处理等水处理领域,同时广泛应用于食品的脱色、除味、纯化等食品加工领域,也已将其大量应用于使用活性炭提取黄金等贵金属及与药物合成中间产物提纯和脱色精制等领域。煤基活性炭在气相吸附领域应用主要体现在烟气净化、挥发性有机物处理等,其技术应用具有较高的竞争力与较大的发展空间。煤基活性炭在催化领域应用现状主要体现在煤基活性炭自身对氧化、还原、卤化、脱氢、裂解、异构化等多种反应具有催化作用,也可作为催化剂的载体,另外还可与其负载的其他物质结合形成络合物催化剂从而达到协同催化的效果。未来需重点关注按应用需求分类生产不同类型的煤基活性炭、优质原料煤的可替代性研究、柱状活性炭新型黏结剂开发、活性炭改性新型技术研究与活性炭产业标准体系建立研究等方向。煤基活性炭作为新材料与碳素材料的重要分支,将会在我国经济的可持续发展中发挥着越来越重要的作用。

工艺条件对内旋式移动床停留时间的影响

为了给热解过程中颗粒在内旋式反应器内的停留时间和混合效果提供理论指导,在内旋式移动床试验装置上,以煤颗粒作为填充物料和示踪剂,利用脉冲法研究了转轴长度、转轴转速、粒径及给料速率等工艺条件对物料停留时间的影响。结果表明:60°倾角安装的桨叶式传动叶片测得的平均停留时间分布曲线存在较大的"拖尾",曲线尾峰较多,表明反应器内存在返混;反应器内煤料流动流型介于平推流与全混流之间;转轴长度与平均停留时间呈线性关系;转轴转速与平均停留时间呈指数关系,增大转速会加剧轴向返混,同时缩短物料在反应器内的平均停留时间;随着煤料粒径的增大,反应器内平均停留时间和轴向返混程度均呈减小趋势,且粒径大的煤颗粒在输送过程中会出现一定程度的破碎,5~6 mm煤颗粒的破碎率为35.39%;给料速率主要影响煤料在反应器内的填料量,从而影响停留时间分布,平均停留时间随着给料速率的增加而降低。

折流内构件移动床中煤在不同停留时间下的热解行为特性

针对常规移动床煤热解工艺所面临的无法处理粉煤,轻质焦油产率低、焦油品质差等问题,开发了折流内构件移动床热解工艺来调控气固两相的热质传递和热解反应过程。利用多段集气系统可及时地收集煤在不同热解阶段释放出的油气产物,研究了淖毛湖煤在不同温度和停留时间下的热解行为特性和产物品质。结果表明,折流内构件强化了颗粒间的热量和挥发分物质的传递,使其可处理0.4−6.0 mm的粉煤;在热解温度550℃,停留时间为3.0 h时,热解焦油产率达到最高为11.38%(占格金焦油产率的86.87%,质量分数),焦油馏分中低于360℃的轻质组分质量分数为85.0%;随着停留时间的延长,热解气中的H2体积分数从22.1%增加到了35.1%,CO体积分数从8.0%增加到了9.5%;在第一和第二层反应器中的焦油产率随停留时间的延长而增加,在第三和第四层反应器内当停留时间为2.0 h时焦油产率最大;随着床层数的增加,焦油模拟蒸馏馏分中的轻质组分含量增加,焦油脂肪烃化合物含量减小,而单环芳烃和二环芳烃的含量逐渐增加。

移动床中内构件对煤热解反应过程调控作用

在外热式内构件(多级折流板和多段集气管)移动床反应器内研究了淖毛湖煤的热解特性,并与常规固定床反应器中煤热解行为进行对比,考察了两反应器内的传热速率以及热解温度对产物分布、热解气组成、焦油组成和品质等影响规律。结果表明:在450℃低温热解时,煤颗粒在内构件移动床内的升温时间比固定床缩短了60%以上,内构件具有显著提高反应器内颗粒间传热速率的作用。随着热解温度的升高,热解气中的C_(2)H_(4)/C_(2)H_(6)和C_(3)H_(6)/C_(3)H_(8)的比值变大,挥发分的二次反应程度加大,但裂解程度低于固定床。内构件移动床中的焦油产率随温度的升高先增加后降低,在550℃时达到最高为10.8%(质量分数),比固定床增高约28.6%。当热解温度越高时,移动床所产焦油中的沥青质组分含量越低,在750℃时焦油中轻质组分质量分数达到85.17%,脂肪烃含量降低到了28.00%。通过与固定床对比,揭示了内构件(多级折流板和集气管)调控淖毛湖煤热解反应并提高热解焦油产率和品质的作用。