煤炭的高效清潔利用是我國能源需求的重要組成部分,而煤熱解過程是低階煤提質(zhì)的重要手段,通過改變熱解工藝條件以及催化熱解的方式對熱解過程與揮發(fā)分改質(zhì),提高焦油中高附加值產(chǎn)品。本文以神東煤為原料,在粉-粒流化床熱解裝置對不同氣氛下煤熱解產(chǎn)物進行分析,同時制備金屬（Zn、Ni、Fe、Ga）浸漬改性與堿處理改性ZSM-5分子篩,考察了氫氣氣氛下催化劑對神東煤熱解的影響,結(jié)論如下:（1）相比于氮氣氣氛,在富氫氣氛下神東煤熱解轉(zhuǎn)化率提高,半焦收率降低了2.33%,氣體中甲烷的產(chǎn)量增幅較大,由氮氣時的1.14mmol/g增加到1.75mmol/g;同時氫氣對于焦油品質(zhì)的提高具有一定改善作用,相比于氮氣氣氛,富氫氣氛條件下熱解焦油中H元素的含量提高到8.44%;此外,氫的引入使得脫氧、氮、硫活性性能提高,重質(zhì)組分（環(huán)數(shù)大于等3）含量降低,300℃下焦油中輕質(zhì)組分含量有明顯升高。（2）金屬改性后的催化劑強弱酸分布發(fā)生變化,比表面積與總孔容呈現(xiàn)降低趨勢,分子篩結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化;加入催化劑后并未影響熱解固體產(chǎn)物收率,而是對熱解揮發(fā)分改質(zhì),主要表現(xiàn)為液相產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為部分氣相產(chǎn)物以及積碳;在富氫條件下,催化劑促進了脫... 

【文章來源】：西北大學(xué)陜西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

中國2015-2018年能源消費總量與煤炭消費量我國能源資源稟賦特點為“富煤、貧油、少氣”，煤炭儲量富足，探明儲量在世界排

西北大學(xué)碩士學(xué)位論文22018年我國煤炭消費占全國一次能源消費59%。隨著我國能源利用結(jié)構(gòu)的調(diào)整與經(jīng)濟發(fā)展，受到非化石能源發(fā)展的影響，煤炭雖然在我國一次能源的占比有所下降，但是在較長的一段時間內(nèi)，煤碳依然會是我國能源消費的主體，其戰(zhàn)略地位不可動遙1.1.2我國煤炭的利用現(xiàn)狀煤炭的傳統(tǒng)利用方式是直接燃燒，主要是用于電力行業(yè)以及鋼鐵行業(yè)，通過燃燒將煤炭中所蘊含的熱量轉(zhuǎn)化為電能，這樣的利用方式不僅使煤炭利用效率低下，并且會嚴重破壞地球的生態(tài)環(huán)境。煤燃燒后釋放SO2、NOx以及煙塵，是大氣環(huán)境污染的主要污染物，會造成酸雨對土壤、環(huán)境等造成嚴重破壞。煤炭行業(yè)多年的發(fā)展使得我國環(huán)境承載力接近上限，保護環(huán)境已經(jīng)上升為我國基本國策。所以緩解煤炭過度污染，發(fā)展煤炭高效清潔利用已刻不容緩，現(xiàn)代煤化工就是解決目前困境的重要途徑[3,4]�！笆濉币詠�，隨著新時代能源發(fā)展與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，我國的現(xiàn)代煤化工在技術(shù)創(chuàng)新與煤炭工業(yè)的發(fā)展下不斷進步，已經(jīng)走在世界的前列。到2019上半年截止，我國煤化工行業(yè)總體平穩(wěn)，轉(zhuǎn)化煤炭約5570萬噸，陜西、寧夏、內(nèi)蒙古等多個省份能源化工基地聚集區(qū)基本形成，我國的煤代替石油天然氣具有可觀的潛力[5]。我國煤化工發(fā)展至此，下游工藝日漸成熟，在產(chǎn)品原料與路線的選擇上，應(yīng)更加重視煤炭的清潔與高效利用，規(guī)劃好能源體系下的現(xiàn)代煤化工，促進我國煤碳工業(yè)技術(shù)有更好發(fā)展。圖1-2煤化工及產(chǎn)品示意圖1.1.3低變質(zhì)煤熱解提質(zhì)

西北大學(xué)碩士學(xué)位論文4已斷裂，半焦分子間發(fā)生縮聚反應(yīng)并釋放出以氫氣為主要產(chǎn)物的煤氣，半焦分子間交聯(lián)鍵斷裂，芳香核增大，形成排列有序性更高的焦炭。從煤的熱解過程可以看出其主要分為兩個階段，首先是煤中的大分子化合物受熱發(fā)生分解變成自自由基，如橋鍵斷裂、脂肪烴的裂解、含氧化合物裂解等，隨后這些自由基相互之間會發(fā)生縮聚形成重質(zhì)稠環(huán)組分或者半焦，而其中的一部分熱解揮發(fā)物會繼續(xù)受熱分解、斷裂，從而形成一些小分子的烴類氣體以及碳氧化物、甲烷等氣體。1.2.2煤熱解工藝介紹煤的中低溫解熱反應(yīng)條件溫和，熱解產(chǎn)品可以得到充分利用。自1993年在美國匹茲堡國際召開煤炭會議，世界各國相繼開始研究煤中低溫?zé)峤�，�?jīng)過多年發(fā)展，國內(nèi)外都已開發(fā)了多種煤熱解工藝，根據(jù)煤與加熱介質(zhì)接觸方式不同，分為內(nèi)熱式與外熱式熱解工藝，又根據(jù)熱解載體的區(qū)別，將內(nèi)熱式工藝分為固體熱載體與、氣體熱載體工藝以及無熱載體工藝。各類煤熱解工藝種類繁多，以下挑選了幾種相對具有代表性的工藝進行闡述[10-15]：1）L-R工藝LR（Lurgi-Ruhrgas）工藝是由德國LurgiGmbH公司與美國Ruhrgas公司合作開發(fā)的，以煤粉為原料，半焦作為固體熱載體，煤氣作為輸送載體，煤粉與高溫半焦在反應(yīng)器混合，煤熱解產(chǎn)生的煤氣與焦油由分離系統(tǒng)分離。LR工藝利用熱解煙氣干燥粉煤，半焦熱載體循環(huán)加熱，熱效率高，但同時由于焦油中混合了較多粉塵，容易使設(shè)備管路產(chǎn)生堵塞，不利于焦油后續(xù)加工處理難度，加大了設(shè)備磨損度且難以放大生產(chǎn)。圖1-3L-R熱解工藝圖2）COED工藝

【參考文獻】：
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碩士論文
[1]低階煤快速熱解揮發(fā)分催化改質(zhì)過程研究[D]. 王曉宵.西北大學(xué) 2018
[2]ZSM-5分子篩的孔道調(diào)控及褐煤催化熱解制芳烴的研究[D]. 任雪宇.中國礦業(yè)大學(xué) 2018
[3]金屬改性HZSM-5催化重整勝利褐煤熱解揮發(fā)分研究[D]. 劉天龍.中國礦業(yè)大學(xué) 2017
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本文編號：3250138