部分气化焦的水蒸气气化动力学

分析了部分气化焦的再气化动力学行为 ,详细描述了煤在气化过程中的阶段气化特性 ,重点考察了实验焦气化率、温度、煤种对各煤焦再气化动力学参数及阶段气化特性的影响 .结果表明 :随着实验焦气化率的改变 ,实验焦在水蒸气气氛下的动力学参数也会发生相应的变化 ;煤种与温度不但是影响煤气化速率的主要因素 ,同时也是影响煤气化阶段特性的重要因素 .

配入低阶煤对制得气化焦气化特性的影响

从7种煤样中筛选出3种制焦配煤,利用高温热解实验装置在不同热解温度条件下制备3种煤焦,分析了温度对热解产物分布的影响规律,测定了煤焦的比表面积、孔体积及孔径分布特征,并揭示了煤焦孔隙特性及煤种与煤焦的CO2气化反应活性的相互关系。结果表明,随热解温度的升高,3种煤焦收率下降,同等温度条件下,配煤CY/QM制得的煤焦收率最低;在制焦终温低于1 150℃时,煤焦的比表面积及孔体积随制焦温度的提高而增大,气化活性亦随之增加,不同配煤所制得的煤焦反应性大小顺序为:CY/QM>CY/QM/JM>CY/GSJM;而在制焦温度达到1 150℃之后,煤焦部分孔结构坍塌,其气化活性不再明显增加,3种配煤所制得煤焦的反应性亦相差不大。

气化焦生产及焦粒造气工艺技术经济性探讨

阐述了目前我国焦化行业的形势以及未来发展趋势,介绍了中钢集团鞍山热能研究院有限公司新开发的以洁净高效气化带动焦化企业绿色转型升级系统,分析了气化焦生产和气化的技术经济性。

配入低成本褐煤生产气化焦的研究

以YS、LL和XF 3种褐煤为研究对象,利用40 kg试验焦炉,采用捣固焦炉生产气化焦的方法,通过配入廉价褐煤来降低配煤成本,研究了褐煤细度和配入量对焦炭质量的影响。通过20 g干馏实验和气相色谱检测,研究了不同褐煤对化产品产率及煤气组成的影响。研究结果表明,褐煤细度适宜控制在<3 mm占85%左右,也可<5 mm占85%左右,褐煤配入量适宜控制在20%以内;褐煤配入量增加时,煤气组成中H2含量降低,CO和CO2的含量升高,焦油产率升高,气体产率略有降低,所得焦炭与CO2反应性升高。

神木煤与黏结煤配伍制气化焦的黏结特性

以神木煤与黏结煤为实验对象,探究神木煤与黏结煤配伍的配比对炼焦黏结特性的影响规律以及达到完全融合状态的配煤条件.在此基础上,研究了神木煤与气煤、肥煤和焦煤配煤时,其黏结性能与wO∶wH的关系.结果表明:随神木煤配比增加,配煤黏结性变差,配煤GRI值快速下降且其实验值远低于单种煤加和计算值;在一定的神木煤配入比例内,Y值与加和计算值基本吻合;配煤wO∶wH的影响与神木煤比例的影响一致;神木煤与气煤、肥煤和焦煤配伍时,当配煤达到完全融合状态时,神木煤的最大配比分别为30%(质量分数,下同),50%和40%,配煤Y值≥10,且神木煤与气煤、肥煤、焦煤配煤的焦渣特征指数分别大于4,5,4.

配煤对气化焦孔隙结构及分形特征的影响

依据不同配比的焦煤、焦煤洗中煤和神木长焰煤配煤制备气化焦,利用低温氮气吸附法、压汞法和扫描电镜分析焦炭孔隙结构的变化规律,使用FHH模型在p/p0为0～0.5和0.5～0.9的相对压力下分别计算两个分形维数D_1和D_2,分析了配煤对焦炭孔隙分形特征的影响。结果表明:焦炭的微孔孔径主要分布在0.5nm～1.0nm之间,中孔孔径主要分布在2.0nm～12.0nm之间。随配煤灰分的增加,配煤灰分对焦炭孔隙的形成既有促进作用又有阻碍作用,焦炭中微孔的孔径分布呈现向孔径更大位置移动的趋势,微孔和中孔数量先增加后减少,与焦炭比表面积和孔体积变化规律一致,焦炭大孔数量先增加后略微减少;焦炭孔隙有两种分形特征D_1和D_2,D_1反映孔隙表面的粗糙度,配煤灰分增高导致更多的矿物质在高温分解成球形颗粒析出在孔隙表面,从而使得D_1增大;D_2和焦炭孔体积变化规律相似,随着配煤灰分的增高,焦炭孔隙内部复杂程度先增高后减小,D_2先增大后减小。

配煤制气化焦过程中内外在矿物质的转变

选用神府长焰煤(SF)、高硫焦煤(GS)和肥煤(FM),按不同质量比配合制备气化焦,用XRD、能谱分析和环境扫描电子显微镜判断原煤中矿物质种类和内外在形式及焦炭矿物质种类,并用Jade 6软件对焦炭各矿物质进行定量分析。结果表明:三种原煤中的黄铁矿均以外在矿物质形式存在,焦化过程中一部分在碳酸盐类矿物质分解产生的CO_2气氛下氧化为磁铁矿,另一部分在还原性气氛下还原为Fe,并在熄焦过程中转变为赤铁矿。原煤中内在赤铁矿处在还原性气氛中被还原并与石英形成铁橄榄石。石英以内在和外在形式存在于原煤中,内在石英与接触的矿物质形成低温共熔物。钙铝黄长石由石膏和白云石矿物质热解产生的活性CaO与石英和Al_2O_3形成。不同质量比肥煤制备的焦炭中各矿物质含量变化趋势并不相同。

改性稻壳气化焦的烟气脱汞性能

通过孔结构和X射线光电子能谱(XPS)分析等表征手段对稻壳气化焦(RHGC)的物理化学性质进行分析,在固定床试验装置上研究了改性前后RHGC的脱汞性能。结果表明:RHGC平均孔径为6.34nm,为微小介孔,含有的吡咯官能团可以促进汞的脱除;随着改性剂浓度增加,改性RHGC的脱汞效率和汞吸附量呈递增趋势;经KI改性的RHGC的脱汞性能最优。作为一种高效廉价的脱汞吸附剂,改性RHGC可用于燃煤烟气脱汞净化工艺过程。

碱和碱土金属对气化焦气化反应性的影响

碱和碱土金属是气化焦气化反应的重要催化剂,其催化效果直接影响气化焦的气化效率。对不同碱或碱土金属与气化焦的混合物,以及不同比例Na_2CO_3的气化焦进行气化反应,研究催化剂种类和用量对气化焦气化反应的催化效果。结果表明,1 000℃和1 050℃下,催化剂的催化活性顺序为:K_2CO3>Na_2CO_3>Ca CO3;1 100℃下因催化剂高温释放以及Na_2CO_3催化活性显著提高,催化活性顺序变为:Na_2CO_3>K_2CO3>Ca CO3。气化焦碳转化率由高到低为:5%Na_2CO_3>1%Na_2CO_3>2%Na_2CO_3>0.5%Na_2CO_3>无Na_2CO_3,气化焦的催化活性、最大反应速率和反应活性指数排序与气化焦炭转化率一致,表明催化活性并非一直随催化剂添加比例的增加而增加。

焦化废水与炽热气化焦热化学反应制备产品气的研究

焦化废水与炽热气化焦热化学反应制备产品气是焦化废水有效降解和资源化利用的重要创新技术路线。探究了1000℃下焦化废水与炽热气化焦的热化学反应特性以及焦化废水的降解特性。结果表明,与纯净水相比,焦化废水和苯酚水与气化焦反应的产品气产率分别提高了5.9%和3.2%,低位热值分别提高了6.2%和1.6%。焦化废水与气化焦的热化学反应对焦化废水中有机污染物具有显著的降解作用。在与气化焦的热化学反应中,焦化废水和苯酚水可以有效抑制气化焦中灰相的烧结和团聚。此外,焦化废水和苯酚水比纯净水更有利于气化焦的热化学反应;焦化废水中的苯酚在气化焦热化学反应中起主要的促进作用。

焦化企业转型生产气化焦技术经济分析

作为传统煤化工技术的焦化行业面临转型与升级的严峻考验,部分焦化企业正在计划调整产品结构生产气化焦。初步分析了气化焦的技术指标和原料煤要求,讨论了低阶煤在气化焦生产中的作用,提出了气化焦生产的技术路线并对转型制气化焦进行经济概算,明确了气化焦生产中应该注意的问题。分析认为,焦化企业转型生产气化焦在配煤原料、化产回收、产品后续深加工等方面具有较大的优势,进一步加强设备改造、工艺调整、气化市场开发等方面的风险控制可取得良好的经济效益。

气化焦气化技术路线的可行性探讨

基于焦炭具有耐磨性好、反应性差的特点,优选固定床液态排渣气化技术用于气化焦气化。通过对气化焦气化技术的发展回顾及对焦化厂改造项目的可行性进行具体案例分析,从等热值替代和绝热燃烧温度考察了气化煤气对焦炉煤气的替代性。结果表明,利用现有焦炉生产气化焦、以气化焦为原料进行气化、所产气化合成气用于置换焦炉煤气并将剩余的焦炉煤气用于制备高附加值的化工产品的技术路线具有可行性,可为焦化企业扭转亏损现状及提升竞争力提供新思路。

含油污泥气化焦燃烧特性及动力学特性研究

含油污泥气化焦是固体废弃物处置过程中的副产物,同时是一种低碳燃料,可以通过焚烧的方法处理。利用同步热分析仪研究含油污泥气化焦在室温至1000℃范围内不同升温速率下(10℃/min、20℃/min和30℃/min)的燃烧行为。实验结果表明,含油污泥气化焦的燃烧主要分为三个阶段:水分蒸发和少部分低沸点物质的挥发,低沸点烃组分析出和燃烧以及重质组分与固定碳的燃烧反应。使用Friedman法、FWO法和Starink法进行了动力学分析,计算得到的活化能均值分别为89.98 kJ/mol、147.61 kJ/mol和143.09 kJ/mol。通过热力学分析得到气化焦燃烧焓变平均值为84.63 kJ/mol,吉布斯自由能平均值为100.29 kJ/mol,熵变平均值为-0.217 J/(K·mol)。

首套气化焦钴基费托合成装置中交

2018年12月27日,由北京三聚环保新材料股份有限公司总承包的内蒙古聚实能源公司20万t/a费托合成化学品项目在内蒙古阿拉善经济开发区举行中交仪式,标志着我国首套气化焦钴基费托合成装置进入生产准备阶段。该项目为国家“十三五”焦化产业转型升级示范项目之一,也是内蒙古传统煤化工产业转型升级重点项目。

温度对生物质空气气化焦的水蒸气气化影响研究

研究了空气气化焦在固定床、流化床反应器上的水蒸气气化反应。研究结果表明炉膛温度为700-900℃时气化焦二次气化的失重率随温度升高先增大后减小,在850℃时达到最大值29.56%。通过FTIR和Raman分析方法对不同温度下的二次气化焦的官能团结构进行了分析,发现随着温度的升高,FTIR测试中的含氧官能团、脂类官能团、C＝C及Raman测试中的总峰面积均减少,D峰与G峰的比值先增大后减小,D峰与（GR＋VL＋VR）峰的比值逐渐升高,S峰与G峰的比值逐渐降低,在800℃气化温度条件下,水蒸气气化效果最为明显。

利用煤气化半焦回收赤泥构建Fe/碳基复合微波吸收材料

基于煤加氢气化半焦(简称半焦,SC)与赤泥(RM)高温固相反应一步回收赤泥制备Fe/碳基复合微波吸收材料,调节体系组成以优化吸波性能。研究发现,在Ar气氛、900℃条件下,源自SC与RM质量比为0.4∶1-0.7∶1的复合物均显示了优良的性能;且当SC与RM质量比为0.6∶1时,复合物性能最优。其最低模拟反射损耗为-48.3 dB,相应的有效吸收带宽为4.6 GHz。材料强的本征衰减能力源于石墨化碳及大量相界与缺陷引起的介电损耗;其良好的波阻抗匹配得益于体系组成调变对复合物电磁参数的有效调控。此外,Na_(2)O、Al_(2)O_(3)与SiO_(2)之间的高温固相化合一定程度上削弱了赤泥引起的强碱性。

棕榈壳焦CO_2气化过程中反应性及结构特性研究

850℃下,利用管式炉制备了不同转化率的棕榈壳CO2气化焦,通过热重分析仪研究了气化焦的CO2气化反应性,采用比表面积分析、拉曼光谱、X射线荧光光谱和扫描电镜-能谱等分析手段,考察了气化焦孔隙结构、碳组成、矿物元素含量与分布随转化率的变化。结果表明,在CO2气化过程中,随着转化率的提高,棕榈壳气化焦固定碳的含量逐渐降低,有序化碳的相对含量为0.30～0.33,对气化过程起到一定的抑制作用;灰分含量逐渐增加,但气化反应指数Rs呈现先降低后升高的过程。转化率小于23%时,Rs与气化焦比表面积的变化趋势一致;23%〈转化率〈31%时,Rs基本不变;31%〈转化率〈68%时,比表面积随转化率线性增加,Rs取决于孔隙比表面积、矿物元素催化2个因素的协同作用,当转化率〉56%时,该催化作用变得明显,同时碳的有序化程度开始降低;转化率〉68%时,Rs主要受矿物元素的催化作用控制。

载银稻壳气化焦脱汞协同脱硫脱硝实验研究

利用稻壳气化发电的副产物——稻壳气化焦载银后,脱除模拟烟气中的Hg^0、SO_2和NO,可以节约能源,减少环境污染。实验在固定床实验系统进行,稻壳气化焦和载银稻壳气化焦经过20 min吸附后脱汞效率趋于稳定,约为18.2%和89.9%。实验考察了不同烟气组分对Hg^0的脱除效果:SO_2抑制Hg^0的脱除;NO和Hg^0的吸附容量存在非线性关系,随着NO浓度的增加,Hg^0的吸附容量先增加后降低;O_2和HCl能促进Hg^0的脱除,其中HCl的促进效果更明显。在模拟烟气下,Hg^0吸附容量为45.92μg/g,脱硫和脱硝效率分别为50.3%和41.7%,表明载银稻壳气化焦对Hg^0、SO_2和NO具有良好的协同脱除效果。

燃烧中气化半焦孔隙结构特性变化实验研究

针对工业气化炉二级旋风分离器捕集的气化后半焦,利用高温携带流反应器进行高温燃烧反应特性实验。对1273和1573 K两个温度,5%和20%两个烟气含氧量,在反应器轴向不同停留时间下采得半焦样。采用自动吸附仪(ASAP 2020)测定半焦样氮吸附等温线,对氮吸附等温线形态、BET比表面积及BJH孔容积等孔结构参数进行了分析,并结合分形维数测量和扫描电镜对燃烧过程中气化半焦孔隙结构变化规律进行研究分析。研究表明所采集的半焦样吸附等温线为典型Ⅱ类吸附等温线,高温和较高烟气含氧量对半焦孔隙结构变化有促进作用,半焦燃烧反应中比表面积变化趋势与半焦燃烧反应速率变化趋势相似,后期燃尽速率主要由焦炭本征反应活性决定。

型焦制备与气化试验研究

以焦粉为原料,添加一种有机-无机复合黏结剂,采用冷压成型的方法,研究开发出了冷强度≥70 kgf/球,热强度≥30 kgf/球,灰熔点大于1 500℃的高质量气化型焦.通过在移动床气化炉的造气实验表明,该气化型焦完全符合工业化造气用煤要求,可替代焦炭作为生产半水煤气的原料.