基于反应解耦的煤气化热解研究

【摘要】： 煤是我国主要的一次能源,我国煤耗的80%以上被直接燃烧或气化,没有充分利用煤中固有的芳香环结构。而石油资源的短缺又迫切需要燃料油和芳香烃化学品生产的替代路线。集成热解、气化和燃烧的“联合热转化”技术思想可设计多种实现煤的梯级转化与高值化利用的新型转化工艺。本课题以“燃烧解耦双流化床气化”和“热解拔头气化与燃烧”两类典型技术工艺为对象,系统地研究了基于该工艺条件的煤流化床气化生产中热值燃气与流化床热解制备热解油的相关反应基础。 以指导煤“燃烧解耦双流化床气化”的气化反应条件和反应时间的确定为目的,模拟气化反应器的煤进料方式、气化剂中的水蒸汽含量、氧气含量、煤料粒径等因素,研究了这些影响因素对煤气化进程C转化率随时间的变化以及所产可燃气热值的影响,明确了煤燃烧解耦双流化床气化的适宜反应条件和在该条件下要求的反应时间。 模拟流化床热解拔头生产热解油工艺的实施方式,在流化床反应器内考察了床层高度、反应时间、反应温度、煤料颗粒粒径以及模拟热解气的反应气氛对焦油产率的影响,并采用TG-FTIR联用技术分析了流化床热解反应过程中不同因素对焦油组成和分布的影响,为流化床热解拔头的反应器设计、最适合反应条件的确立提供了反应动力学、操作条件影响等方面的理论依据和基础数据。 结果表明,对于煤燃烧解耦双流化床气化,流化床表面加料的方式较有利于煤气化反应进行,适宜操作条件为氧气含量5%、水蒸汽含量35%的气化介质和4mm以下的煤原料。在该条件下实现60%的C转为气体所需要的停留时间大致为600s。而对于流化床热解而言,采用高床层进料、反应温度873K、以热解气作为热解气氛的条件下焦油产率最大,此时需要的反应时间在180s左右。而对于同一种煤而言,粒径对焦油产率的影响同时受到不同粒径煤的挥发份含量等不同性质的作用。热解气氛中H_2和CO_2的存在不利于焦油生成,H_2的加入有利于焦油中酚羟基、羧基类化合物生成,同时也促进了脂肪族化合物的进一步裂解;CO和CH_4的加入促进了焦油生成,但CO不利于脂肪类、单环芳烃类等化合物的生成;而CH_4的存在可以提高焦油中单环芳烃、脂肪族及酚羟基类化合物的含量。 【关键词】：解耦热转化 双流化床气化 热解拔头 热解油 反应动力学
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TQ546
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 符号说明14-16
• 第一章 文献综述16-39
• 1.1 煤炭利用技术概述16-18
• 1.1.1 发展煤炭技术的重要性16
• 1.1.2 我国煤炭利用现状16-17
• 1.1.3 煤的综合利用技术17-18
• 1.2 煤气化技术18-25
• 1.2.1 煤气化原理18-20
• 1.2.2 现有煤气化技术20-24
• 1.2.3 煤气化过程的影响因素24-25
• 1.3 煤热解技术25-32
• 1.3.1 煤热解原理26-28
• 1.3.2 煤热解技术分类28-29
• 1.3.3 煤热解影响因素29-32
• 1.4 "联合热转化"技术32-37
• 1.4.1 "联合热转化"工艺思想及实现方案32-35
• 1.4.2 双流化床气化技术35-36
• 1.4.3 煤热解拔头技术36-37
• 1.5 本课题研究的目的和意义37-39
• 第二章 实验部分39-49
• 2.1 实验用煤及仪器39-40
• 2.1.1 实验用煤39
• 2.1.2 仪器设备39-40
• 2.2 实验装置及流程40-43
• 2.2.1 双流化床气化实验流程40-42
• 2.2.2 流化床热解拔头实验流程42-43
• 2.3 分析方法43-45
• 2.3.1 气体分析43-44
• 2.3.2 焦油分析44-45
• 2.4 物料恒算及数据解析45-49
• 第三章 煤燃烧解耦双流化床气化反应49-61
• 3.1 气化温度的影响49-51
• 3.1.1 气化温度对反应时间的影响49-50
• 3.1.2 气化温度对气体组成的影响50-51
• 3.2 进料方式的影响51-52
• 3.2.1 进料方式对反应时间的影响51-52
• 3.2.2 进料方式对气体组成的影响52
• 3.3 气化剂中氧气含量的影响52-55
• 3.3.1 氧气含量对反应时间的影响53-54
• 3.3.2 氧气含量对气体组成的影响54-55
• 3.4 气化剂中水蒸汽含量的影响55-57
• 3.4.1 水蒸汽含量对反应时间的影响55-57
• 3.4.2 水蒸汽含量对气体组成的影响57
• 3.5 煤料粒径的影响57-60
• 3.5.1 煤料粒径对反应时间的影响57-59
• 3.5.2 煤料粒径对气体组成的影响59-60
• 3.6 本章小结60-61
• 第四章 流化床热解拔头反应基础61-88
• 4.1 床层高度的影响61-62
• 4.2 热解时间的影响62-69
• 4.2.1 热解时间对焦油产率的影响62-63
• 4.2.2 热解时间对焦油组成的影响63-69
• 4.3 温度的影响69-73
• 4.3.1 温度对焦油产率的影响69-71
• 4.3.2 温度对焦油组成的影响71-73
• 4.4 煤样粒径的影响73-75
• 4.5 热解气氛的影响75-87
• 4.5.1 热解气氛对焦油产率的影响75-80
• 4.5.2 热解气氛对焦油组成的影响80-87
• 4.6 本章小结87-88
• 第五章 结论88-89
• 参考文献89-95
• 致谢95-96
• 研究成果及发表的学术论文96-97
• 作者和导师简介97-98
• 附件98-99

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

基于反应解耦的煤气化热解研究    张晓方