白音华褐煤热解及酚类化合物分布研究

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煤热解工艺是解决我国石油能源短缺的一条有竞争力的途径,酚类化合物是热解产物之一,褐煤低温热解酚类化合物产率高,是一种高价值化工产品,研究煤热解酚类化合物的产率和组成,对于进一步认识煤的热解机理,提高固体热载体热解工艺的工程设计水平及经济、环境效益都有重要意义。本论文就白音华褐煤固定床热解(慢速)和固体热载体热解(快速)及酚类化合物产率、组成和分布等方面进行了较系统的研究。以大量的实验数据为基础,系统地研究了以N2为载气的惰性气氛下,热解温度(420-580℃)、恒温时间(0-40min)、载气流速(0-0.4SLM)以及加热速率(6℃/min、15℃/min、24℃/min)等对白音华褐煤固定床热解产物产率及性质的影响,固定床热解酚类化合物、焦油、半焦的产率和基本性质随热解工艺条件呈规律性变化。焦油产率最佳工艺条件:热解温度500℃(16.7wt%.d),恒温时间30min,载气流速0.3SLM。白音华褐煤热解酚类含量占无水焦油的17-21%,总酚产率在480℃达到最大3.85wt%(d),在420-560℃温度范围内,高级酚(除低级酚外的其他酚类化合物)产率高于低级酚(苯酚+甲酚+二甲酚),在480℃高级酚约占总酚的70%。在480℃恒温时间为10min,总酚产率(4.6wt%,d)和高级酚产率(2.99wt%,d)最高。载气流速(N2)的变化对酚类化合物的影响较小。酚类化合物的产率随加热速率的升高而逐渐升高。在固定床热解实验的研究基础上,考察了热解温度(490-580℃)对白音华褐煤固体热载体快速热解及酚类化合物组成性质的影响。研究结果表明,固体热载体热解酚类化合物占无水焦油的20-35%,焦油产率和总酚产率均在520℃取得极大值,分布为9.4wt%(d)和2.83wt%(d),其中低级酚约占总酚的80%,苯酚、甲酚含量分别约占总酚含量的30%,因此酚类将成为固体热载体热解工艺的主要高利润产品之一。通过对固定床和固体热载体热解实验的分析研究,固定床热解总酚产率高(以干基做基准),但是固体热载体热解酚类化合物在焦油中的含量高,尤其是低级酚的含量,约占总酚的80%,且集中分布在<230℃的馏分中,有利于酚的加工利用,具有更高的工业价值。
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