本文關(guān)鍵詞：準(zhǔn)東煤熱解過(guò)程中羧酸鈉的轉(zhuǎn)化及其對(duì)熱解特性的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》 2015年

準(zhǔn)東煤熱解過(guò)程中羧酸鈉的轉(zhuǎn)化及其對(duì)熱解特性的影響

吳東陽(yáng)  

【摘要】：我國(guó)是世界能源最大的生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó),煤炭剩余儲(chǔ)量可供開(kāi)采的年限逐年大幅度降低。新疆準(zhǔn)東煤田目前累計(jì)探明資源儲(chǔ)量達(dá)2136億噸,可為我國(guó)煤炭供應(yīng)提供安全保障。但準(zhǔn)東煤中鈉含量高,在煤燃燒和熱轉(zhuǎn)化過(guò)程中鈉容易揮發(fā)并沾污在尾部設(shè)備受熱面上,影響設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn);另一方面,堿金屬鈉對(duì)煤的熱解和氣化過(guò)程存在催化作用,而且隨鈉的賦存形態(tài)變化催化效果有很大差異。鈉的賦存形態(tài)可在煤熱利用過(guò)程中發(fā)生轉(zhuǎn)化,所以研究煤中堿金屬鈉的形態(tài)轉(zhuǎn)化及其對(duì)熱解特性的影響有利于煤的優(yōu)化利用。相比于煤中的水可溶鈉,有機(jī)鈉具有更高的催化活性,而羧酸鈉是準(zhǔn)東煤中有機(jī)鈉的主要存在形式,因此,本文主要側(cè)重于研究羧酸鈉在準(zhǔn)東煤熱解過(guò)程中的轉(zhuǎn)化及其對(duì)準(zhǔn)東煤熱解特性的影響。本文在水平管式加熱爐上對(duì)準(zhǔn)東原煤、酸洗煤(H-form煤)、鈉離子交換煤(Na-form煤)和二次酸洗煤(H-form-1煤)進(jìn)行不同溫度的熱解,并借助便攜式氣體分析儀、熱重分析儀和傅里葉變換紅外光譜儀研究熱解產(chǎn)物的成分、焦炭的反應(yīng)性以及焦炭?jī)?nèi)官能團(tuán)的變化。隨著熱解溫度的升高,煤中羧酸鈉逐漸向水溶態(tài)鈉轉(zhuǎn)化,而鹽酸可溶鈉組分基本維持不變。羧酸鈉對(duì)熱解總揮發(fā)分產(chǎn)量的影響較小,但羧酸鈉對(duì)高溫下熱解焦油的產(chǎn)量有抑制作用,并且在700℃時(shí)抑制作用最為明顯。對(duì)于不同的氣態(tài)產(chǎn)物,煤中羧酸鈉的促進(jìn)或抑制作用隨溫度發(fā)生變化。在低于700℃時(shí),煤中羧酸鈉抑制了熱解產(chǎn)物CO的釋放;而在高于800℃時(shí),則促進(jìn)了CO的釋放。在較低溫度下,煤中羧酸鈉能促進(jìn)CH4的生成;在溫度高于500℃時(shí),則對(duì)CH4的生成起抑制作用。在600℃~700℃,C2H4釋放量增加,歸因于一部分C2H6的脫氫反應(yīng);當(dāng)溫度達(dá)到900℃時(shí),大量C2H4和C2H6發(fā)生脫氫反應(yīng)生成C2H2,導(dǎo)致C2H4產(chǎn)量大幅度降低,而C2H6產(chǎn)量趨近于零。在水平管式加熱爐上開(kāi)展了Na-form煤500℃、700℃和900℃快速熱解實(shí)驗(yàn),并采用熱重分析儀檢測(cè)焦炭的反應(yīng)活性。結(jié)果表明,熱解焦炭的反應(yīng)活性均隨轉(zhuǎn)化率的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì),其中700℃熱解焦的活性最大。隨熱解溫度的增加,焦炭中芳香結(jié)構(gòu)、脂肪結(jié)構(gòu)和含氧官能團(tuán)的種類及含量均逐漸降低。在不同溫度下熱解時(shí)Na-form煤/焦中官能團(tuán)之間存在相互轉(zhuǎn)化行為,結(jié)合焦炭中官能團(tuán)的分析可知對(duì)于活性起催化作用的可能是脂肪類物質(zhì)。將H-form和Na-form煤按不同方式混合(分層平鋪和均勻混合),并在500℃和900℃下快速升溫?zé)峤?初步探索揮發(fā)分與焦炭的相互作用。研究表明,500℃下兩種處理方式對(duì)煤在熱解過(guò)程中CO的釋放影響較小,但900℃下分層平鋪方式明顯促進(jìn)了CO的釋放。表明在高溫下?lián)]發(fā)分與焦炭之間的相互作用更加顯著,而且Na的存在明顯促進(jìn)了這種相互作用,使下層H-form煤裂解生成的大分子揮發(fā)分進(jìn)一步裂解為小分子揮發(fā)分。此外,在流化床/固定床上開(kāi)展實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)一步研究揮發(fā)分與焦炭反應(yīng)的機(jī)理及其對(duì)鈉釋放的影響。研究結(jié)果表明氫自由基取代了焦炭基質(zhì)中的鈉從而導(dǎo)致鈉的大量釋放。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ530.2
【目錄】：

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4 王鵬飛;煤熱解與甲烷二氧化碳重整耦合過(guò)程中焦油的形成機(jī)理及組成分析[D];大連理工大學(xué);2011年

5 賀新福;甲烷低溫等離子體活化與煤熱解耦合過(guò)程研究[D];大連理工大學(xué);2012年

6 李世光;煤熱解和煤與生物質(zhì)共熱解過(guò)程中硫的變遷[D];大連理工大學(xué);2006年

7 劉佳禾;煤熱解與甲烷二氧化碳重整耦合制油過(guò)程研究[D];大連理工大學(xué);2012年

8 董潔;煤熱解過(guò)程中PAHs的形成及其催化裂解特性[D];太原理工大學(xué);2013年

9 常麗萍;煤熱解、氣化過(guò)程中含氮化合物的生成與釋放研究[D];太原理工大學(xué);2004年

10 王俊宏;中國(guó)西部弱還原性煤熱化學(xué)轉(zhuǎn)化特性基礎(chǔ)研究[D];太原理工大學(xué);2010年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 宋紹勇;煤熱解動(dòng)學(xué)及其機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究[D];太原理工大學(xué);2002年

2 董倩;準(zhǔn)東煤熱解及氣化反應(yīng)特性研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(工程熱物理研究所);2015年

3 甄明;四種不同變質(zhì)程度煤熱解過(guò)程研究[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2015年

4 徐彥輝;準(zhǔn)東煤熱解過(guò)程中無(wú)機(jī)鈉的轉(zhuǎn)化及對(duì)熱解產(chǎn)物的影響[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

5 吳東陽(yáng);準(zhǔn)東煤熱解過(guò)程中羧酸鈉的轉(zhuǎn)化及其對(duì)熱解特性的影響[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

6 郝婷;擔(dān)載型分子篩催化劑上黃土廟煤熱解行為的研究[D];西北大學(xué);2011年

7 秦玲麗;金屬化合物對(duì)煤熱解過(guò)程中氮、硫轉(zhuǎn)化的影響[D];太原理工大學(xué);2007年

8 陳靜升;改性13X催化劑上黃土廟煤熱解反應(yīng)特性研究[D];西北大學(xué);2012年

9 王萍;礦物質(zhì)對(duì)神木煤熱解及燃燒特性的影響[D];大連理工大學(xué);2013年

10 馮秀燕;過(guò)度金屬氧化物擔(dān)載型分子篩催化劑上榆林煤熱解特特性的研究[D];西北大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：準(zhǔn)東煤熱解過(guò)程中羧酸鈉的轉(zhuǎn)化及其對(duì)熱解特性的影響，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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