煤焦水蒸气与CO_2共气化技术研究进展及应用展望

简述了煤焦水蒸气与CO2共气化技术的优势和应用现状,综述了国内外该技术的最新理论研究进展,分析了其发展的技术瓶颈和亟待解决的原理性问题,并对该技术可能的应用前景及领域进行了展望。

含氧煤层气脱氧技术研究进展及评述

从直接提纯脱氧和间接提纯脱氧两个方面介绍了煤层气脱氧的主要技术进展及其应用情况。直接分离提纯脱氧方法主要有四类:先低温再精馏法、压力控制合成水合物法、膜材料分离法和压力变换吸附法。低温精馏法获得的甲烷浓度高,但提纯过程需要低温,能耗大;变压吸附法的关键在于吸附剂,吸附剂的分离效果决定了该方法的经济效益;对于膜分离法,关键在于膜材料的分离效果;对于水合物法,制备高效经济的表面活性剂是关键;变压吸附法在国内外已有较多成熟案例,低温精馏法技术在国内也成功实现了工业化应用,而膜分离法和水合物法仍在研究阶段,尚无重大突破及工业应用。间接分离脱氧主要有焦炭燃烧法、催化燃烧法和非金属还原法。对于燃烧法,影响煤层气脱氧效果的主要因素是制备高效、高选择性的催化剂;对于非金属还原法,关键在于研究对硫化物有极高选择性的高效催化剂。通过对上述各项提浓脱氧技术综合分析,认为可根据其优缺点进行技术耦合,形成更具经济性的含氧煤层气提纯脱氧技术。最后本文还对煤层气利用和脱氧技术进行了展望。

橄榄石基固体热载体影响褐煤热解产物分布的分析

为了提高固体热载体煤热解工艺中焦油的品质,降低焦油中沸点大于360℃的重质组分含量,本实验采用固定床反应器,在450～600℃下进行褐煤固体热载体快速热解反应。分析对比了橄榄石基和石英砂固体热载体对褐煤热解产物收率、焦油馏分、气体组成的影响。结果发现,Co能改变煤内部挥发分氢元素的分布,橄榄石负载Co热载体能将焦油中重质组分转化为轻质焦油和热解气。热解温度为550℃时,与橄榄石相比,负载Co的橄榄石固体热载体使焦油收率提高了19.2%。与石英砂相比,负载Co的橄榄石固体热载体使焦油中重质组分含量降低了17.0%,轻质组分收率达5.1%,其中,轻油、酚油和萘油分别提高了19.6%、17%和15.2%,气体产物中H2、CH4含量下降。

燃煤电厂污染控制单元对汞释放的控制作用

采用Ontario-Hydro方法和半连续汞排放监测仪,研究了电厂现有污染控制单元,选择还原催化(SCR)、静电除尘(ESP)、烟气脱硫(FGD)对烟气中汞的脱除能力。实验结果表明,在SCR催化剂V2O5/TiO2的作用下,50%以上的Hg0被氧化成Hg2+,但SCR本身不能控制汞释放量;ESP通过对飞灰的捕获直接降低了烟气中颗粒汞的比例;FGD依据Hg2+易溶于水的性质,通过吸收烟气中的Hg2+控制总汞的释放,部分Hg2+和FGD系统中的亚硫酸盐等发生反应,被还原为Hg0,发生了二次汞释放问题,造成脱汞整体效率降低。研究中考察了SCR开闭两种状态下整个系统汞的释放量,发现SCR单元启用时,由于烟气中Hg2+的浓度较高,二次汞释放现象更严重。

褐煤固体热载体催化热解研究进展

综述了国内外褐煤固体热载体催化热解技术研究进展,对比分析了传统固体热载体热解工艺和耦合热解集成工艺特点,以及使用的固体热载体催化性能,明确了循环流化床耦合低温热解多联产技术是褐煤清洁高效综合利用适合的工艺,指出该集成工艺不仅可以优化产物组成、增加产率和提高能量利用效率,还可实现热、电、气、油、焦多联供,提升煤的综合利用价值。最后对固体催化热载体本身及其制备过程中存在的问题和研究方向提出了相应的建议。

褐煤与煤直接液化残渣共热解产物半焦性能研究

为使煤直接液化残渣得到清洁高效再利用,采用常压固定床反应器,对神东煤直接液化残渣与呼伦贝尔褐煤共热解制取的半焦进行了研究。结合扫描电镜、N2-吸附、X射线衍射、拉曼光谱以及热重分析发现,共热解过程中存在的软化熔融现象导致液化残渣与褐煤相互黏结,共热解半焦比表面积与孔体积减小,半焦结构有序化程度增加。与褐煤单独热解半焦相比,共热解半焦CO2气化反应性能低。

褐煤的热处理及其提质煤在CO_2气氛中的热解气化行为

为了考察预处理对褐煤后续热转化行为的影响,以内蒙古胜利褐煤为研究对象,分别在不同气氛和温度下对其进行热处理,并使用热重分析仪对预处理提质煤样进行CO2气氛下的热解气化研究。研究结果表明,在Ar,CO2气氛下热处理的褐煤表面的各类含氧官能团含量随其受热温度的升高逐渐减少,部分脂肪侧链断裂脱落,芳香氢有所增加;在空气气氛下热处理后,煤表面发生氧化,随着温度的升高,羟基减少,羧基、羰基以及醚键都逐渐增加,脂肪氢有所减少。在Ar,CO2气氛下预处理褐煤的热解、气化行为相差不大,而空气预处理后的褐煤有着较大的气化速率,最大气化速率温度也相应提前;预处理温度升高,会导致褐煤热解的起始温度推迟、热解速率减慢,以及在气化阶段最大失重率的略微增加。

褐煤物化结构对水分复吸的影响

阐述了褐煤中水分的赋存形态及其在受热过程中的转化行为。分析了不同提质干燥过程中褐煤物化结构的变化,探讨了褐煤物化结构与水分脱除及复吸的关系。结果表明:褐煤表面丰富的孔结构和大量亲水性含氧官能团是其水分较高的主要原因。干燥提质过程中,孔结构坍塌和交联反应的剧烈程度对于抑制复吸非常重要。加热过程中褐煤表面活性含氧官能团的数量、形成和分解行为直接影响褐煤的持水和吸氧能力,含氧官能团的分解会使煤的疏水性增加,自燃倾向性降低。最后说明褐煤提质的关键是水分的高效安全脱除,脱水煤表面氧化和水分复吸的抑制,并提出了抑制提质褐煤复吸水分的可能途径是依据不同组成、结构褐煤的水分赋存和脱除行为,针对性地改善干燥操作条件,调节样品孔径分布、比表面积和表面含氧官能团的存在形态及数量。

添加物对宁夏煤热解气相产物生成的影响

以西部弱还原性宁夏煤为研究对象,酸洗脱灰并负载Na、Ca及Fe盐,对其进行了固定床热解过程中气相产物生成规律的研究。实验结果显示,原煤中的矿物质和Na、Ca、Fe添加物的存在均降低了煤的起始和最大分解温度,对煤的热解反应均表现出较好的促进作用;煤中原有的矿物质和添加物对煤热解气相产物形成的影响可以划分为200～550,550～750和750～1000℃三个温度区间,在各温区中的影响显示出明显不同的作用。低温时促进了CH4的生成,高温时抑制了H2的生成;除载铁煤外,累积产率均表现为H2的增大和CH4的减少,这主要受中温段热解结果的影响;煤中矿物质及Ca在整个热解过程中均使CO和CO2累积产率增大,Na和Fe在较低温度区间也表现出对CO和CO2生成的促进作用,但温度较高时抑制作用明显。

废润滑油再生技术的研究进展

介绍了废润滑油的组成、再生原理及近期再生工艺和研究进展,并对废润滑油各种再生工艺进行了分析和比较。再炼制成基础油是废润滑油再利用的主要方法,溶剂萃取、蒸馏、加氢精制、膜分离工艺是废润滑油再炼制成基础油的主要工艺,加氢精制工艺是最具发展前景的废润滑油再生工艺。开发便宜、环境友好的萃取剂,加强蒸馏工艺的研究,提高分离膜的分离能力和抗污染的能力,解决废润滑油加工成柴油或燃料油的环境污染问题是将来废润滑油再利用的发展方向。

煤基粗油轻质组分定性定量分析现状与展望

煤基粗油是指原煤经各种热化学反应、化工过程加工处理后得到的初级液体产物,包括煤焦油、煤直接液化油和煤间接液化油等。以生产过程全流程物料衡算为约束条件,对煤基粗油全组分组成的准确定性定量分析,不仅可以全面掌握煤基粗油的组成组分性质,而且可实现对煤基粗油的进一步精准加工、提质生产。但由于煤基粗油组分组成的复杂性,不仅难以实现进样组分及分析结果之间的物料衡算,而且也不能最大程度地实现对所有组分的组成及含量的准确分析,至今尚未见到对此内容相关文献资料报道,也没有相应分析方法的国家或行业标准。因此,以物料衡算为约束,建立全面、系统的分析方法,对煤基粗油进行精准定性定量分析是目前亟需解决的问题。本文指出利用气相色谱与红外光谱联用、液相色谱分离后与紫外光谱、同步荧光光谱联用等光谱分析法可快速获得煤基粗油族组分含量的测定,或是对煤基粗油性质做定性的描述;核磁共振波谱法可实现酚类化合物准确的定性、定量;化学分析法仅适合于煤基粗油具体成分的定性定量分析;红外光谱、核磁共振波谱、凝胶渗透色谱和元素分析结合可系统分析与表征煤基粗油及其组分,得到一些重要的物质结构参数信息;色谱分析法可通过色谱的分离功能使复杂混合物分离,并利用各种检测器工作原理的不同来实现定性和定量。其中定性主要采用质谱仪、光谱仪、核磁共振波谱仪等;定量的方法有归一化法、内标法、外标法、响应因子预测法。针对煤基粗油轻质组分(沸点<350℃)组成的定性定量,气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术为此分析过程提供了可能,本文提出并推导了火焰离子化检测仪(FID)响应因子预测公式,将该公式与面积归一化法联用建立FID定量方法体系,加标回收实验(回收率为99.07%,质量分数)表明该方法体系准确、有效,可以被广泛应用于复杂有机混合物的定量分析中,并指出煤基粗油轻质组分定性定量分析过程中的关键在于对复杂混合物中各组分响应因子的准确获得。

先锋褐煤可溶有机质中含氮化合物的组成和结构特征（英文）

先锋褐煤在高压釜中用等体积的甲醇/甲苯溶剂300℃下热溶得到热溶物和热溶残渣,利用X射线光电子能谱(XPS)分析了先锋褐煤及其热溶残渣中氮的形态,利用气相色谱/质谱(GC/MS)和电喷雾傅里叶变换-离子回旋共振质谱(ESI FT-ICR MS)分析了热溶物中含氮化合物的组成和结构特征。研究表明,先锋褐煤中氮形态含量顺序为季氮>吡啶氮>吡咯氮,而季氮在热溶过程中更易溶出。GC/MS共检测出热溶物中20种含氮化合物,并且大部分为胺类化合物。ESI FT-ICR MS检测出热溶物中300多种含氮化合物,大部分含氮化合物含一个或三个氮原子。含一个氮原子的含氮化合物主要以N_1O_1、N_1O_2和N_1O_xS_(1-2)类化合物为主,而含三个氮原子的含氮化合物主要以N_3O_xS_(1-2)(x=1-12)类化合物为主。含一个氮原子的含氮化合物的等效双键数和碳数随氧原子数增加而增加。

褐煤固体热载体热解提质工艺进展

介绍了国内外几种典型的褐煤固体热载体热解提质工艺,并从原理、操作条件、原料、热解产品、能量利用率、局限性等方面对各种工艺进行了分析对比;分析了工业上常用的固体热载体的优缺点,提出了褐煤固体热载体热解技术的发展方向。

FeCl_3的负载对褐煤热解提质中有机硫迁移转化的影响

有机硫的脱除与褐煤的提质是低品质煤清洁有效利用的关键。以富含有机硫的锡盟褐煤为研究对象,分别用机械混合和改进的浸渍法负载FeCl3,对其进行固定床热解提质实验研究,以期获得该过程中有机硫的变迁行为及其释放规律。实验结果显示:FeCl3的负载方式及负载量对锡盟褐煤热解提质过程中硫的迁移转化具有较大的影响,机械混合法负载的FeCl3主要负载于煤样表面,抑制了H2S在气相中的释放,以Fe1-xS的形式滞留于焦中;改进的浸渍法负载的FeCl3不仅能够均匀分布于煤中,而且能与煤中有机官能团发生离子交换,负载量较低时铁以催化热解促进硫在气相中释放的作用为主,负载量较高时则主要与煤中的有机硫及气相中的H2S反应生成Fe1-xS而滞留于焦中;不同方式负载的FeCl3对COS的生成基本上呈现出促进作用,但因不同方法引入的FeCl3在煤中分布的均匀性不同,其作用的大小程度不同。

炼焦中煤磨矿浮选试验研究

以屯兰矿选煤厂-3 mm粒级重介质分选中煤为试验煤样,采用Mini Flex600 X射线粉末衍射仪和OLYMPUS BX51显微镜研究了煤样的矿物组成与嵌布特征,并对磨矿后的产品进行了浮选试验。结果表明:-0.074 mm粒级含量为67.32%时,在捕收剂用量200 g/t和起泡剂用量50 g/t的条件下,通过一粗一精浮选可回收产率为34.75%,灰分为11.64%的合格精煤。

OP4对难浮煤泥浮选影响的试验研究

为减小高灰细泥对浮选精煤的污染作用,以金辉隆昌选煤厂难浮煤泥为研究对象,选用表面活性剂OP4与煤油以15∶85的比例(质量比)复配进行浮选试验,并测量了浮选精煤的接触角和分析了捕收剂作用后煤泥的红外光谱。

褐煤的等温干燥特性及其脱水动力学分析

采用水分快速测定仪对褐煤等温干燥过程进行模拟,然后对不同条件下制得的干燥煤样的孔结构和比表面积进行表征,发现不同的升温方式对煤样的孔结构和比表面积会产生不同的影响。褐煤的干燥过程主要由升速干燥和降速干燥阶段组成,干燥速率随温度升高而增大。选择常用的干燥模型对实验数据进行拟合,得出修正Henderson and Pabis模型拟合效果最佳。利用Arrhenius方程计算得到该褐煤脱水平均表观活化能为25kJ/mol,脱除吸附水的活化能为31kJ/mol。

低阶煤中含氧官能团的测定

评述了化学分析方法(离子交换法、非水滴定法)和物理分析方法(傅里叶红外光谱(FT–IR)、核磁共振光谱(NMR))煤中含氧官能团分析中的应用,并具体给出了每种方法的适用条件及其存在的优缺点。

碱溶液处理对褐煤含氧基团及其水分吸附行为的影响

采用化学滴定法测定了胜利褐煤中含氧基团的含量,得出酸性含氧基团主要以酚羟基为主,部分羧酸根以羧酸盐的形式存在,羰基占有一定的比例。采用不同碱溶液对褐煤进行处理,考察了褐煤的水分复吸行为,探讨了含氧基团对水分复吸性能的影响。研究结果表明:褐煤经过碱溶液处理后,表面的酸性含氧基团发生解离,碱溶液pH值越大,酸性含氧基团解离程度越大,导致褐煤复吸水分时吸附速率的降低和吸水量的减少;基于两种酸性含氧基团的变化趋势及其对水分吸附量的影响,推测出不同处理样吸附机理的差异,即,实验用煤的每个羧基周围可能由2个水分子包围,而每个酚羟基周围约由1/4个水分子包围,羧基与水分子的结合能是酚羟基的8倍。

半焦负载锌锰铜吸附剂中温煤气脱硫行为研究

为了解决煤气中的H2S对其在后续利用中造成的设备腐蚀和催化剂失效等问题,必须在煤气利用之前将其中的H2S脱除。以半焦为载体,硝酸锌及其与不同比例硝酸锰、硝酸铜混合的双组分或三组分溶液为前驱体,采用加压浸渍法制备了热煤气中H2S精脱除用吸附剂。在固定床硫化装置上对各吸附剂的中温精脱硫性能进行了系统的测试,并借助XRD分析了含不同活性组分的吸附剂硫化行为的主要影响因素。固定床硫化测试结果显示,加压浸渍法制备出的吸附剂在500℃时可将煤气中的H2S从500×10-6脱除到0.1×10-6以下(H2S脱除率大于99.98%);复合锌锰铜吸附剂Z20M4C6SC的穿透时间最长达到56 h,此时最大穿透硫容为13.84%。XRD结果显示,将Cu O添加到锌锰双组分吸附剂中,可以生成锌锰复合物Zn Mn O3,结合固定床硫化测试结果,说明Zn Mn O3的出现对脱硫反应有较大的促进作用。