煤中礦物質(zhì)對(duì)棗莊煤催化解聚的影響.pdf_第1頁
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1、熱解是煤炭清潔高效分級(jí)利用的重要步驟。如何將我國(guó)儲(chǔ)量豐富、富含油氣資源的煤炭通過熱解的方式轉(zhuǎn)變成高附加值的焦油、熱解氣、半焦等產(chǎn)品是能源領(lǐng)域亟需研究的重大課題。盡管當(dāng)前已經(jīng)開發(fā)出了不同的熱解技術(shù),然而這些煤熱解工藝還不成熟。除了工業(yè)化過程中遇到的如焦油粉塵含量高,焦油易冷卻堵塞輸送管道等工程類問題,基礎(chǔ)研究方面,由于煤結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,煤結(jié)構(gòu)與其反應(yīng)性尚未能較好的關(guān)聯(lián)起來。因而通過提高具有高附加值的焦油品質(zhì)及產(chǎn)率能夠顯著提高熱解工藝的整體效

2、益,但這方面的研究并不多。鑒于此,本課題組提出了催化解聚理念,該法以催化原理為基礎(chǔ),通過催化劑對(duì)煤中某些特定鍵的作用,以盡可能少地破壞煤中的原有結(jié)構(gòu)(即打破化學(xué)鍵)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)煤的溫和解聚,提高出油率,獲取高附加值化學(xué)品和液體燃料。本論文即在前期研究基礎(chǔ)上,主要研究煤中礦物質(zhì)組成以及催化劑對(duì)煤催化解聚過程的影響規(guī)律。
  論文選取棗莊煤(ZZ)作為實(shí)驗(yàn)煤樣,采用物理脫灰方式,對(duì)棗莊煤進(jìn)行脫灰處理,制得棗莊脫灰煤(ZZDM)。通過考察

3、原煤及脫灰煤催化解聚產(chǎn)物的組成、分布規(guī)律、主要礦物質(zhì)元素組成及煤結(jié)構(gòu)變化,探究煤中礦物質(zhì)與催化劑對(duì)煤熱解過程的作用規(guī)律。
  首先,采用物理洗煤的方式將棗莊煤的礦物質(zhì)由原煤的41.60%脫除到3.26%,測(cè)得棗莊原煤熱解焦油收率為15.52%(daf),棗莊脫灰(ZZDM)熱解焦油收率為16.84%(daf),分析棗莊原煤和脫灰煤熱解焦油組成發(fā)現(xiàn):原煤熱解焦油中輕質(zhì)組分較脫灰煤焦油中的多,表明礦物質(zhì)對(duì)焦油具有二次裂解作用,能夠促進(jìn)

4、產(chǎn)生更多小分子量的輕質(zhì)油。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),礦物質(zhì)促進(jìn)煤結(jié)構(gòu)中含氧含硫官能團(tuán)的裂解,從而使原煤焦油中含氧含硫化合物種類增多。此外,原煤的平均孔徑較脫灰煤的小,熱解時(shí)焦油的逸出速度慢,與礦物質(zhì)接觸時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng),焦油容易發(fā)生裂解。所以脫灰煤熱解焦油產(chǎn)率高于原煤。
  其次,分別考察了添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鈷基、鎳基催化劑對(duì)ZZ煤和ZZDM煤催化解聚的產(chǎn)物分布影響。結(jié)果表明:原煤和脫灰煤焦油收率呈現(xiàn)先降后增的趨勢(shì),鈷基催化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%

5、時(shí),原煤焦油收率最高達(dá)到了19.99%(daf),增長(zhǎng)了4.47%。鎳基催化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%時(shí),焦油產(chǎn)率最高為19.62%(daf),增長(zhǎng)了4.10%。脫灰煤的焦油收率普遍低于原煤,結(jié)合焦油的組分分析以及半焦和氣體產(chǎn)率的影響,表明催化劑與礦物質(zhì)對(duì)煤催化解聚有協(xié)同作用。
  最后,考察了加入鐵基、鋁基、鋅基催化劑對(duì)原煤催化解聚的影響,發(fā)現(xiàn)加入鐵基、鋁基、鋅基催化劑對(duì)煤進(jìn)行催化解聚時(shí),有利于煤結(jié)構(gòu)中含氧官能團(tuán)斷裂進(jìn)入到焦油中。

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