【摘要】：煤快速熱解過程中存在的管路堵塞問題一直未能解決,使得眾多大型工藝難以實現(xiàn)工業(yè)化,管路堵塞被認(rèn)為是揮發(fā)分的再反應(yīng)行為、粉塵夾帶以及重質(zhì)焦油冷凝堆積等眾多因素造成的。因此改善焦油品質(zhì),減小重質(zhì)組分縮聚是改善管路堵塞問題的有效方法,對維持工藝的長期穩(wěn)定運行和減輕焦油的后處理再加工具有重要意義。煤熱解過程中揮發(fā)分之間的反應(yīng)受熱場溫度、升溫速率、停留時間、空間位阻、傳質(zhì)媒介等的影響,其在一定程度上導(dǎo)致焦油品質(zhì)發(fā)生改變。故本文選取一種富油長焰煤,利用熱解氣化耦合一體化反應(yīng)裝置,分別在單獨熱解和熱解氣化耦合實驗條件下,考察氣體混合段熱場溫度(400 650 ~oC)、填料介質(zhì)(活性炭、γ-Al_2O_3和石英珠)和氣化煤氣對揮發(fā)分反應(yīng)的影響,為改善焦油品質(zhì),降低積碳量,定向調(diào)控?fù)]發(fā)分反應(yīng)提供理論支持。具體研究結(jié)論如下:(1)淖毛湖長焰煤熱解揮發(fā)分流經(jīng)反應(yīng)器的氣體混合段(C區(qū))時,熱場溫度對熱解產(chǎn)物的產(chǎn)率和品質(zhì)有顯著影響。隨C區(qū)溫度升高,焦油中輕質(zhì)組分(HS)含量未檢測到顯著變化,焦油中瀝青烯(A)更容易縮聚形成重質(zhì)組分,如前瀝青烯和積碳,導(dǎo)致焦油流動性變差,使管壁積碳量(coke-D)增加。C區(qū)溫度在400 450 ~oC時,溫度變化對揮發(fā)分反應(yīng)無顯著的影響。當(dāng)溫度升高至500 ~oC時,焦油產(chǎn)率明顯下降,熱解水產(chǎn)量(以1公斤干基煤為基準(zhǔn))達(dá)到最高,這是由于熱解揮發(fā)分中羥基的分解。溫度達(dá)到600 650 ~oC時,焦油中前瀝青烯(PA)產(chǎn)量增高,焦油品質(zhì)變差。(2)當(dāng)原位半焦產(chǎn)生的氣化煤氣參與到C區(qū)的揮發(fā)分反應(yīng)中,在熱解條件不變的情況下,焦油產(chǎn)率較單獨熱解增加了1 5%,當(dāng)C區(qū)溫度為500 550 ~oC時焦油產(chǎn)率的增加量最大。氣化煤氣對熱解焦油品質(zhì)的影響不同。C區(qū)溫度高于500 ~oC時,氣化煤氣的引入可促進(jìn)焦油中的HS增加,抑制PA縮聚形成積碳。低于500 ~oC時,積碳和PA產(chǎn)量降低。含水蒸氣的氣化煤氣促進(jìn)焦油中O、N、S雜原子化合物的脫除。此外,C區(qū)溫度較高時,氣化煤氣可促進(jìn)焦油中芳烴化合物的縮聚,而在較低溫度時可促進(jìn)苯類化合物、脂肪烴和酚類化合物的生成。(3)氣體混合區(qū)添加填料介質(zhì)能延長揮發(fā)分的停留時間,增強(qiáng)揮發(fā)分反應(yīng),最終改變焦油的品質(zhì)和積碳的生成量�；钚蕴孔鳛樘盍辖橘|(zhì)時,因其孔道結(jié)構(gòu)以微孔和介孔為主,會阻礙焦油中A等較大分子的通過,促進(jìn)焦油中瀝青烯的歧化反應(yīng),形成更多輕質(zhì)化合物和前瀝青烯,焦油中酚類化合物含量增加。由于γ-Al_2O_3結(jié)構(gòu)以介孔為主,其作為填料介質(zhì)時,會阻礙揮發(fā)分中的PA前驅(qū)體等大分子化合物的通過,促使其分解成A,且含量高達(dá)89%以上,焦油HS等小分子化合物會發(fā)生縮聚使含量降低。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ530.2

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本文編號：2630155