基于反應(yīng)解耦的煤氣化熱解研究.pdf

1、煤是我國(guó)主要的一次能源，我國(guó)煤耗的80％以上被直接燃燒或氣化，沒(méi)有充分利用煤中固有的芳香環(huán)結(jié)構(gòu)。而石油資源的短缺又迫切需要燃料油和芳香烴化學(xué)品生產(chǎn)的替代路線。集成熱解、氣化和燃燒的“聯(lián)合熱轉(zhuǎn)化”技術(shù)思想可設(shè)計(jì)多種實(shí)現(xiàn)煤的梯級(jí)轉(zhuǎn)化與高值化利用的新型轉(zhuǎn)化工藝。本課題以“燃燒解耦雙流化床氣化”和“熱解拔頭氣化與燃燒”兩類典型技術(shù)工藝為對(duì)象，系統(tǒng)地研究了基于該工藝條件的煤流化床氣化生產(chǎn)中熱值燃?xì)馀c流化床熱解制備熱解油的相關(guān)反應(yīng)基礎(chǔ)。 以

2、指導(dǎo)煤“燃燒解耦雙流化床氣化”的氣化反應(yīng)條件和反應(yīng)時(shí)間的確定為目的，模擬氣化反應(yīng)器的煤進(jìn)料方式、氣化劑中的水蒸汽含量、氧氣含量、煤料粒徑等因素，研究了這些影響因素對(duì)煤氣化進(jìn)程C轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化以及所產(chǎn)可燃?xì)鉄嶂档挠绊懀鞔_了煤燃燒解耦雙流化床氣化的適宜反應(yīng)條件和在該條件下要求的反應(yīng)時(shí)間。 模擬流化床熱解拔頭生產(chǎn)熱解油工藝的實(shí)施方式，在流化床反應(yīng)器內(nèi)考察了床層高度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、煤料顆粒粒徑以及模擬熱解氣的反應(yīng)氣氛對(duì)焦油產(chǎn)

3、率的影響，并采用TG-FTIR聯(lián)用技術(shù)分析了流化床熱解反應(yīng)過(guò)程中不同因素對(duì)焦油組成和分布的影響，為流化床熱解拔頭的反應(yīng)器設(shè)計(jì)、最適合反應(yīng)條件的確立提供了反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、操作條件影響等方面的理論依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 結(jié)果表明，對(duì)于煤燃燒解耦雙流化床氣化，流化床表面加料的方式較有利于煤氣化反應(yīng)進(jìn)行，適宜操作條件為氧氣含量5％、水蒸汽含量35％ 的氣化介質(zhì)和4mm以下的煤原料。在該條件下實(shí)現(xiàn)60％的C轉(zhuǎn)為氣體所需要的停留時(shí)間大致為60

4、0s。而對(duì)于流化床熱解而言，采用高床層進(jìn)料、反應(yīng)溫度873K、以熱解氣作為熱解氣氛的條件下焦油產(chǎn)率最大，此時(shí)需要的反應(yīng)時(shí)間在180s左右。而對(duì)于同一種煤而言，粒徑對(duì)焦油產(chǎn)率的影響同時(shí)受到不同粒徑煤的揮發(fā)份含量等不同性質(zhì)的作用。熱解氣氛中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羥基、羧基類化合物生成，同時(shí)也促進(jìn)了脂肪族化合物的進(jìn)一步裂解；CO和CH<,4>的加入促進(jìn)了焦油生成，但CO不利于脂肪類、單環(huán)芳