白音华褐煤热解及酚类化合物分布研究

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 煤的利用
• 1.2 固体热载体法
• 1.3 煤焦油
• 1.4 酚类化合物的生成机理
• 1.5 煤热解过程中影响酚类化合物生成的因素
• 1.5.1 原料煤的影响
• 1.5.2 热解工艺条件的影响
• 1.6 国内外关于酚的分离提纯方法
• 1.7 焦油中酚类化合物的利用
• 1.8 本课题研究目的与内容
• 2 原料及热解产物性质分析设备与方法
• 2.1 原料煤概况
• 2.2 原料基础性质分析
• 2.2.1 工业分析及元素分析实验
• 2.2.2 发热量实验
• 2.2.3 铝甑低温干馏实验
• 2.2.4 含氧官能团的测定实验
• 2.2.5 原料煤红外定性实验
• 2.3 半焦的分析
• 2.4 气体的分析
• 2.5 焦油样品的制备
• 2.6 焦油样品的分析
• 2.6.1 焦油样品的基本性质测定
• 2.6.2 焦油样品总酚含量的测定
• 2.6.3 焦油样品酚类化合物的定性定量
• 3 白音华褐煤固定床热解实验
• 3.1 实验部分
• 3.2 实验结果与讨论
• 3.2.1 热解温度对热解产物的影响
• 3.2.2 热解温度对酚类化合物的影响
• 3.2.3 恒温时间对热解产物的影响
• 3.2.4 恒温时间对酚类化合物的影响
• 3.2.5 载气流速对热解产物的影响
• 3.2.6 载气流速对酚类化合物的影响
• 3.2.7 加热速率对热解产物的影响
• 3.2.8 加热速率对酚类化合物的影响
• 3.3 本章小结
• 4 白音华褐煤固体热载体法快速热解实验
• 4.1 实验原理及装置流程
• 4.1.1 实验原理
• 4.1.2 实验装置流程
• 4.2 白音华褐煤热解实验条件
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 热解温度对热解产物的影响
• 4.3.2 低温焦油馏分分布
• 4.3.3 热解温度对总酚产率的影响
• 4.3.4<300℃全馏分中酚类主要组分的产率随热解温度的变化
• 4.3.5<300℃的4种馏分中酚类主要组分的分布
• 4.4 本章小结
• 5 固定床热解与固体热载体热解结果比较
• 5.1 热解焦油产率比较
• 5.2 总酚产率的比较
• 5.3 酚类化合物的比较
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢