阅读量：

131

作者：

刘宝林

展开

摘要：

煤直接液化技术是煤清洁,高效利用技术之一,其产物固液分离技术较多,最常用的是减压蒸馏法,该法得到的残渣量约占原煤的30%左右.煤直接液化残渣主要由煤中未转化的碳,煤中矿物质,液化反应过程生成物以及反应时加入的催化剂组成.煤直接液化工业化进程加快同时必须考虑如何清洁,高效综合利用好液化残渣.本文以神华煤制油工厂的液化残渣为研究对象,对其理化特性,热解行为,热解产物及热解动力学等做了一系列探索性研究. 对残渣做了工业分析,元素分析及灰成分分析,表明残渣是一种高碳,高灰,高硫的物质;对残渣做了索氏萃取四组分分离,其四组分重油(HS),沥青烯(A),前沥青烯(PA)及四氢呋喃不溶物(THFIS)含量依次为(5.46±0.96)%,(30.82±2.88)%,(22.72±1.15)%,(41.00±3.89)%,表明残渣主要由THFIS和A组成;对残渣及其四组分做了FTIR分析和1H-NMR分析,残渣的芳碳率为0.815,芳环缩合度为0.582,表明残渣整体及其各组分都以重质成分为主;对HS做了GC-MS分析,表明组分重质油主要含有4-6环的稠环芳烃,占重油总质量的85.7%. 利用热失重分析技术考察了残渣在不同升温速率,不同气氛,不同粒度下的热解行为,结果表明残渣在N2,(0.1H2+0.9N2)气氛中都表现出两个热解段,热解活跃阶段与高温分解段,但一定浓度H2存在时,其最大失重速率相对较高,半峰宽最小,热解产物释放特性指数R也最大,对热解有一定促进作用;在CO2气氛下,低温段热解行为与N2,(0.1H2+0.9N2)气氛下类似,但高于840℃时有一明显下降趋势;在10℃/min,30℃/min,50℃/min,70℃/min热解升温速率下,低温30℃/min时有利于残渣的充分热解,但过低10℃/min时,热解产物逸出反而较少;在40～300目范围内,残渣的粒度对其热解行为影响不大.900℃终温时,N2气氛中,脱灰前失重率为33.9%,脱灰后失重率略有下降为32.8%,对应的半峰宽增大,R值也略有下降,表明脱灰残渣的热解性质比原残渣弱些,残渣中矿物质存在对其热解有一定促进作用. 对残渣做了固定床热解实验,分别考察了400℃,500℃,600℃,700℃,800℃,900℃终温下的热解行为,600℃终温时失重最大,为29.6%,相对于热重上该值较小;焦油收率600℃最高,为16.7%;高于600℃时焦油收率下降而残渣焦仍有大的失重,间接说明高温段失重主要是气体逸出所致;热解焦油的GC-MS分析结果表明其成分主要为稠环芳香烃和含脂肪烃支链的稠环芳烃,如荧蒽,茚并芘,苯基苝等;焦油再热解仍有22%左右的残余物,表明热解过程中组分有缩聚现象;残渣的SEM表征发现700℃热解条件下的残渣焦气孔最多,表面最粗糙;EDX分析表明残渣焦随温度的升高,C含量增大,O含量减小,其它的Fe,S,Ca,Si含量变化不大. 对残渣在N2气氛中不同升温速率下的热解行为,做了常见的三种动力学分析,结果表明,C-R法在残渣活泼热解阶段拟合效果最好,得到的活化能在(63.0～73.1)KJ/mol:F-W-O法与DAEM法拟合效果近似,得到的活化能都随转化率α(0.2～0.8)的增加而呈单调增大变化;在活跃热解温度段,C-R法更适合描述其热解动力学,其热解行为为一级反应.

展开

关键词：

煤直接液化残渣 四组分 热解 动力学

被引量：

15

年份：

2012