【摘要】：我國的能源結構中,石油與天然氣資源缺乏,煤炭資源相對豐富。其中80%以上的煤炭通過直接燃燒處理了,這樣會造成煤的利用低和高污染,其中低變質煤包括低變質煙煤和褐煤,約占全國煤炭儲量的50%,該煤種煤質優(yōu)良,富含揮發(fā)分,具有低灰、低硫、高活性的特點,是中低溫熱解的理想煤種。本文主要針對低變質煤——新疆煤的中低溫熱解體系,開發(fā)煤熱解催化劑,有效調控熱解產物的組成與分布。利用熱重-紅外聯用儀及自建的粉-粒流化床快速熱解裝置對新疆煤進行熱解及催化熱解特性研究以及對產物特性進行了分析。MCM-41分子篩通過水熱合成法進行制備,改性催化劑用等體積浸漬法制備,對催化劑通過XRD、FTIR、SEM、EDS、NH3-TPD、BET等手段進行表征。利用熱重-紅外聯用儀(TG-FTIR)主要研究了不同氣氛、不同分子篩、不同改性催化劑對新疆煤的熱解特性研究,并進行動力學分析。實驗結果表明,不同氣氛下,在5%H2/N2氣氛下熱解使產物中C02、CH4、輕質芳烴化合物逸出量增加,氫氣的加入有利于煤熱解過程；分子篩13X和MCM-41對新疆煤的熱解可以看出,13X對失重率有一定的提高,而MCM-41對失重率有一定的減少,兩種分子篩催化劑均對熱解產物的改善有一定的作用；改性催化劑對熱解的影響中,負載過渡金屬Mo時,3.5%Mo/13X和3.5%Mo/MCM-41催化劑對熱解效果較理想；而負載雙金屬Co-Mo時3.5%Co-15%Mo/13X和3.5%Co-15%Mo/MCM-41催化劑相比負載單金屬Mo時效果好,對熱解產物的組成與分布有促進作用；利用Coats-Redfern法進行動力學分析,可以發(fā)現,在加氫氣氛、添加分子篩催化劑和改性催化劑下可以有效地降低新疆煤活潑熱解段400-500℃的活化能,有利于煤的熱解過程,其中3.5%Co-15%Mo/13X與3.5%Co-15%Mo/MCM-41催化劑對活化能的降低作用較好。粉-粒流化床快速熱解實驗對新疆煤進行熱解及催化熱解特性研究,在不同氣氛、不同氣體流速、不同熱解終溫以及改性催化劑為流化介質的條件下對新疆煤熱解產物的分布與成分進行分析歸納。粉-粒流化床快速熱解實驗研究不同熱解氣氛、不同氣體流速、不同熱解溫度及改性催化劑為流化介質的條件下對新疆煤熱解產物的組成與分布影響。實驗結果表明,不同氣氛下,加氫熱解時焦油的收率略有提高,使BTX中苯的含量增加了56%；不同氣體流速下,當氣速為0.28 m/s時熱解焦油收率達最大值；不同熱解溫度中,焦油收率先增大后減少,650℃時達最大值為8.03%,BTX收率隨著溫度的升高而增加；催化熱解實驗中,3.5%Co-15%Mo/13X和3.5%Co-15%Mo/MCM-41催化劑為流化介質時,對比650℃新疆煤加氫熱解,焦油收率分別增加了13.8%和16.2%,BTX收率分別增加了65.5%和83.5%,利用GC-MS對催化熱解焦油組成進行分析可知,對輕質芳烴和稠環(huán)芳烴的生成有一定的促進作用,可見改性催化劑對焦油的輕質化有促進作用。
【圖文】：

圖１－１邋２０１４年中國一次能源消費占化逡逑

２邋一邋４邋Ｐ邋甲逡逑。／）—＞１邋Ｉ，＿＿了邋邐？Ｃｈａｒ逡逑圖１－６日本煤快速熱解工芝流程逡逑Ｆｉｇ．邋１－６邋Ｓｋｅｔｃｈ邋ｏｆ邋ｆｌｏｗｃｈａｉ＇ｔ邋ｏｆ邋Ｊａｐａｎｅｓ邋ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ逡逑我國中低溫干溜典型技術是由大連理工大學開發(fā)的固體熱載體新法干饋技術口Ｗ，如逡逑圖１－７，Ｗ干煤和熱半焦混合發(fā)生熱解反應。我國中低盈干溜技術主要用直立爐干溜工逡逑藝，其中內熱式干飽爐應用普遍。在陜北與鄂爾多斯地區(qū)廣泛采用的是內熱式直立爐干逡逑溜工藝。該干溜工藝只適合于塊煤，而對占總量７０％的粉煤不能使用。逡逑Ｆｌｕ巧掙屯丐￣１邐邐逡逑斗ｆp間邋邐逡逑邐－ｔ－ｃｎｎ逡逑申一邋ｊ邐ｉＴ－巧，Ｍ邋１５逡逑＞２、妙ｊ邋ｇ}插義希殄澹�？�Ｉ？廣Ａｗ逡逑＾邐Ａｓｈ邐Ｔａｒ逡逑圖１－７新法干館工藝流程逡逑Ｆｉｇ，，邋１－７邋Ｎｅｗ邋曲ｅ化ｏｄ邋ｏｆ邋ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ邋ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ逡逑５逡逑
【學位授予單位】：西北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ530.2

【參考文獻】

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本文編號：2614208