發(fā)布時(shí)間：2018-10-12 11:50

【摘要】：煤熱解(或干餾)是煤氣化和液化等加工過(guò)程的基礎(chǔ),以熱解為核心的煤轉(zhuǎn)化分級(jí)煉制技術(shù)是提高低階煤利用效率的重要途徑。煤熱解包括一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)變化,操作條件對(duì)熱解產(chǎn)物分布具有重要影響,實(shí)際研究中很難做到對(duì)熱解過(guò)程進(jìn)行精確的定性和定量描述�？焖贌峤馐翘岣呓褂彤a(chǎn)率重要手段,對(duì)熱解提質(zhì)具有重要意義。絲網(wǎng)反應(yīng)器的升溫速率范圍可調(diào),樣品相對(duì)獨(dú)立布局,有效避免二次反應(yīng),有助于研究煤熱解反應(yīng)本征動(dòng)力學(xué)過(guò)程。本文首先運(yùn)用熱重研究低階煤熱解表觀動(dòng)力學(xué),并對(duì)總包n級(jí)反應(yīng)模型和分布活化能模型進(jìn)行探討。然后在絲網(wǎng)反應(yīng)器上研究熱解溫度、升溫速率和停留時(shí)間等操作條件對(duì)熱解總揮發(fā)分的影響,結(jié)合拉曼光譜分析熱解過(guò)程中褐煤結(jié)構(gòu)變化情況,并采用總包n級(jí)反應(yīng)模型對(duì)褐煤快速熱解條件下動(dòng)力學(xué)過(guò)程進(jìn)行探究,獲得動(dòng)力學(xué)參數(shù)。利用熱天平(TG)、激光共焦顯微拉曼光譜儀、傅里葉紅外光譜儀(FT-IR)和掃描電子顯微鏡(SEM)等表征手段對(duì)絲網(wǎng)反應(yīng)器上獲得的熱解固體產(chǎn)物進(jìn)行了分析,探究升溫速率對(duì)煤熱解過(guò)程的影響。得到了以下結(jié)果與結(jié)論:1.在快速熱解條件下,溫度、升溫速率、熱解時(shí)間等操作條件都會(huì)對(duì)煤熱解揮發(fā)分產(chǎn)率產(chǎn)生影響。在400~750°C范圍內(nèi),溫度越高,總揮發(fā)分產(chǎn)率越大;揮發(fā)分析出過(guò)程主要發(fā)生在升溫階段,占揮發(fā)分總析出量的87%;升溫速率越快,總揮發(fā)分產(chǎn)率就越高。焦油組成分析發(fā)現(xiàn)正己烷可溶物主要組成為C18-31的飽和烷烴和酚類等,焦油偏重質(zhì)化。2.通過(guò)比較不同升溫速率下熱解半焦的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)現(xiàn),當(dāng)升溫速率從10°C/s增加到1000°C/s,熱解反應(yīng)加劇,大量弱鍵斷裂,在獲得更高的揮發(fā)分產(chǎn)率的同時(shí),更多芳香結(jié)構(gòu)發(fā)生縮聚,類石墨結(jié)構(gòu)增加,即半焦的結(jié)構(gòu)有序性增強(qiáng),半焦的氧氣氣化反應(yīng)性降低。此外,由于揮發(fā)分大量析出導(dǎo)致熱解析出過(guò)程中產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力更大,較高溫度時(shí)半焦縮聚的收縮量更大,造成半焦表面裂紋增多,表面變粗糙。3.利用熱重TG和DTG曲線,分別采用總包n級(jí)反應(yīng)模型和分布活化能模型得到呼倫貝爾褐煤以及勝利褐煤熱解表觀活化能�？偘黱級(jí)反應(yīng)模型將熱解過(guò)程分為三個(gè)階段,獲得每一階段活化能的平均值,呼倫貝爾褐煤表觀活化能分別為39.62,29.41和61.23 k J/mol;勝利褐煤為34.15,33.28和76.16 k J/mol。采用分布活化能模型計(jì)算得到兩種褐煤的表觀活化能隨著轉(zhuǎn)化率的升高而增大,其中呼倫貝爾褐煤熱解活化能為183.01~490.83k J/mol,而勝利褐煤為256.15~538.52 k J/mol。由于兩種動(dòng)力學(xué)模型的假設(shè)和近似方法不同,獲取的動(dòng)力學(xué)參數(shù)差異較大。4.在絲網(wǎng)反應(yīng)器上獲取三種褐煤在單一熱解速率(1000°C/s)下的總揮發(fā)分產(chǎn)率與溫度之間的關(guān)系,由于熱解過(guò)程消除了傳質(zhì)、傳熱的影響,熱解過(guò)程由熱解反應(yīng)速率控制,符合總包n級(jí)反應(yīng)模型,采用Coats-Redfern法處理得到快速熱解過(guò)程中三種褐煤本征反應(yīng)活化能,其大小順序?yàn)?小龍?zhí)逗置?78.12 k J/mol)勝利褐煤(58.87 k J/mol)呼倫貝爾褐煤(53.26k J/mol)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TQ530.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2265999