發(fā)布時間：2021-05-13 19:23

　　煤的催化熱解是從低階煤炭資源中提取液體燃料和高價值化學品的主要技術(shù)之一,鋼鐵工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要基礎產(chǎn)業(yè)。針對目前煤催化熱解提質(zhì)存在的催化劑成本高昂、難分離回收等關(guān)鍵問題,并結(jié)合我國鐵礦石品質(zhì)日趨降低的現(xiàn)實問題,課題提出開展煤熱解與鐵礦石還原耦合過程基礎研究,采用低品質(zhì)鐵礦石催化煤熱解,實現(xiàn)焦油輕質(zhì)化同時獲得高品位還原鐵礦石。本文將從基礎和工藝兩個層面出發(fā),對鐵礦石催化反應機理與煤催化熱解產(chǎn)物形成規(guī)律、鐵礦石還原反應機制以及煤熱解與鐵礦石還原耦合工藝等方面進行系統(tǒng)的研究。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:1.采用Py-GC/MS快速裂解儀研究了不同鐵礦石的催化裂解作用及其對煤熱解產(chǎn)物分布影響規(guī)律,結(jié)果表明所考察四種鐵礦石中,褐鐵礦催化裂解作用最為顯著,促進了煤熱解產(chǎn)物中輕質(zhì)芳烴的生成;鐵礦石物化性質(zhì)表征結(jié)果表明鐵礦石比表面積與輕質(zhì)芳烴產(chǎn)率存在正相關(guān)性;以正十九烷和甲酚為模型化合物,結(jié)合氣體中含氧氣體產(chǎn)率與輕質(zhì)芳烴產(chǎn)率變化關(guān)系發(fā)現(xiàn),含氧化合物的脫氧轉(zhuǎn)化可能是褐鐵礦催化裂解焦油生成輕質(zhì)芳烴的主要途徑;褐鐵礦催化多煤種熱解反1應結(jié)果顯示,煤中含氧量越高,褐鐵礦的催化效果越顯著,間接驗證了褐鐵礦對焦油中... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院過程工程研究所)北京市

【文章頁數(shù)】：163 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的研究背景和意義
    1.2 文獻綜述
        1.2.1 煤熱解技術(shù)的研究進展
        1.2.2 煤的催化熱解
        1.2.3 鐵基催化劑在煤熱解中的應用
    1.3 本文的研究內(nèi)容及思路
第2章 不同鐵礦石對煤熱解產(chǎn)物的催化裂解作用
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗原料
        2.2.2 實驗裝置及流程
        2.2.3 催化劑的表征
        2.2.4 產(chǎn)物分析方法
        2.2.5 數(shù)據(jù)處理方法
        2.2.6 Py-GC/MS實驗重復性考察
    2.3 結(jié)果分析與討論
        2.3.1 鐵礦石種類對煤催化裂解產(chǎn)物的影響規(guī)律
        2.3.2 鐵礦石催化作用解析
        2.3.3 煤熱解焦油催化裂解機理
        2.3.4 煤中含氧量與催化裂解產(chǎn)物的內(nèi)在聯(lián)系
    2.4 本章小結(jié)
第3章 反應條件對褐鐵礦催化煤熱解產(chǎn)物的影響規(guī)律
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗原料
        3.2.2 實驗裝置及流程
        3.2.3 產(chǎn)物分析方法
    3.3 結(jié)果分析與討論
        3.3.1 反應溫度的影響規(guī)律
        3.3.2 氬氣氣氛下不同壓力的影響規(guī)律
        3.3.3 氫氣氣氛下不同壓力的影響規(guī)律
        3.3.4 褐鐵礦循環(huán)性能分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 固定床模擬煤熱解氣還原鐵礦石實驗研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗原料
        4.2.2 實驗裝置
        4.2.3 產(chǎn)物分析方法
    4.3 結(jié)果分析與討論
        4.3.1 煤熱解氣還原特性研究
        4.3.2 煤熱解氣與焦油共同還原特性研究
    4.4 本章小結(jié)
第5章 煤熱解與鐵礦石還原耦合連續(xù)實驗(Ⅰ)熱解產(chǎn)物組成與分布
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 實驗原料
        5.2.2 實驗裝置
        5.2.3 實驗流程
        5.2.4 產(chǎn)物分析方法
        5.2.5 數(shù)據(jù)處理方法
    5.3 結(jié)果分析與討論
        5.3.1 重復性實驗及誤差分析
        5.3.2 煤熱解工藝參數(shù)的確定和優(yōu)化
        5.3.3 褐鐵礦催化煤熱解產(chǎn)物裂解反應條件優(yōu)化
        5.3.4 耦合工藝熱解產(chǎn)物變化規(guī)律及其氧分布分析
    5.4 本章小結(jié)
第6章 煤熱解與鐵礦石還原耦合連續(xù)實驗(Ⅱ)鐵礦石自身還原過程
    6.1 引言
    6.2 實驗部分
        6.2.1 實驗原料
        6.2.2 產(chǎn)物分析方法
    6.3 結(jié)果分析與討論
        6.3.1 煤熱解產(chǎn)物還原鐵礦石基本過程分析
        6.3.2 反應參數(shù)對鐵礦石還原特性的影響規(guī)律
        6.3.3 含碳鐵礦石的還原特性研究
    6.4 本章小結(jié)
第7章 煤熱解與鐵礦石還原耦合過程的煙分析及鐵礦石應用
    7.1 引言
    7.2 ?分析方法
        7.2.1 ?分析體系的建立
        7.2.2 ?值計算依據(jù)和方法
    7.3 結(jié)果分析與討論
        7.3.1 ?分析
        7.3.2 ?損失評價
        7.3.3 含碳鐵礦石的應用
    7.4 本章小結(jié)
第8章 結(jié)論與展望
    8.1 結(jié)論
    8.2 論文創(chuàng)新點
    8.3 工作展望
參考文獻
附錄
致謝
作者簡歷及攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文與研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]溫度和停留時間對煤熱解揮發(fā)分二次反應的影響[J]. 敦啟孟,陳兆輝,皇甫林,周楊,余劍,高士秋,劉鴻雁.  過程工程學報. 2018(01)
[2]低階煤熱解關(guān)鍵技術(shù)問題分析及研究進展[J]. 白效言,張飏,王巖,王之正,周琦.  煤炭科學技術(shù). 2018(01)
[3]甲烷活化與煤熱解耦合過程提高焦油產(chǎn)率研究進展[J]. 靳立軍,李揚,胡浩權(quán).  化工學報. 2017(10)
[4]白馬釩鈦鐵礦石對煤熱解產(chǎn)物影響研究[J]. 柯婭妮,崔麗杰,李松庚.  煤炭科學技術(shù). 2016(08)
[5]低階煤中低溫熱解工藝技術(shù)研究進展及展望[J]. 裴賢豐.  潔凈煤技術(shù). 2016(03)
[6]外加鐵礦石對哈密低階煤熱解特性影響[J]. 趙洪宇,李玉環(huán),宋強,呂俊鑫,舒元鋒,王子民,閻杰,曾鳴,舒新前.  燃料化學學報. 2016(02)
[7]Mo和Ni改性的HZSM-5催化劑對煤熱解焦油的改質(zhì)[J]. 閆倫靖,孔曉俊,白永輝,謝克昌,李凡.  燃料化學學報. 2016(01)
[8]生物質(zhì)焦油還原多孔鐵礦粉試驗研究[J]. 卜慶潔,羅思義,馬晨,孫鵬鵬.  鋼鐵研究. 2015(02)
[9]低階煤粉煤熱解提質(zhì)技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展建議[J]. 王向輝,門卓武,許明,翁力,劉科.  潔凈煤技術(shù). 2014(06)
[10]Fe2O3/CaO對低階煤低溫催化干餾的影響[J]. 何選明,方嘉淇,潘葉.  化工進展. 2014(02)

博士論文
[1]煤焦油氣相催化裂解生成輕質(zhì)芳烴的研究[D]. 閆倫靖.太原理工大學 2016
[2]螺旋反應器中顆粒混合及煤熱解特性研究[D]. 霍朝飛.中國科學院研究生院(過程工程研究所) 2015
[3]高爐噴吹焦爐煤氣低碳煉鐵新工藝基礎研究[D]. 郭同來.東北大學 2015
[4]褐煤熱解分級轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)工藝的關(guān)鍵問題研究[D]. 郭志航.浙江大學 2015
[5]煤和鐵礦石兩段式氣化制備高品位燃氣和鐵礦石的基礎研究[D]. 黎陽.華中科技大學 2014
[6]西部弱還原性煤熱解特性研究[D]. 趙云鵬.大連理工大學 2010

碩士論文
[1]冶金廢渣對低階煤低溫催化干餾影響的研究[D]. 方嘉淇.武漢科技大學 2013
[2]負載型鐵基催化劑的制備及其在神府煤催化加氫熱解中的應用[D]. 鄭小峰.西安科技大學 2013
[3]鐵基催化劑對鐵廠溝煤加氫熱解特性的影響[D]. 牛犇.新疆大學 2013
[4]礦物質(zhì)對神木煤熱解及燃燒特性的影響[D]. 王萍.大連理工大學 2013
[5]半焦基催化劑裂解煤熱解產(chǎn)物調(diào)控油氣品質(zhì)[D]. 王興棟.新疆大學 2012
[6]鐵基催化劑對南臺子煤熱解產(chǎn)物分布的影響[D]. 耿莉莉.新疆大學 2012
[7]金屬氧化物對煤熱解過程中多環(huán)芳烴排放的影響[D]. 張京.太原理工大學 2012
[8]金屬鹽類和金屬氧化物對煤熱解特性的影響[D]. 蘇文娟.浙江大學 2012
[9]煤中固有礦物質(zhì)及Fe添加劑對西部煤熱解氣相產(chǎn)物生成的影響[D]. 何秀風.太原理工大學 2009



本文編號：3184571