高硫石油焦掺配LY煤气化实验研究

广东化工2014年第5期.6.www.gdchem.com第41卷总第271期13剂FT可以降至1350-1400 C,能够满足气化炉对灰熔融性要求。RZ焦: LY=1 : 1+4 % KZ1#和RZ焦: LY=1 : 1+6 % KZ1#煤灰粘温特性曲线见图2。1101000目10ZR焦: LY煤=1: 1+6%-kZ1#! ZR焦:LY煤=1 : 1+4%kZ1#豆90f出800o060-50102030405060708090100110_RZ添加量/%图1RZ和LY煤混配的HGIrig.1 HGI ofRZ and LY coal mixed1150 1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600 16502.2煤灰熔融性及粘温特性分析对原煤、配煤及配煤添加KZ1#助熔剂灰熔融温度测定结果见图2 RZ焦:LY 煤=1:1添加助熔剂的粘温特性曲线图表2。Fig.2 The viscosity-temperature curve of adding flux in RZ: LY=1:1表2 RZ 石油焦与LY配煤及配煤添加助熔剂灰熔触温度数据Tab.2 Ash melting temperature data of RZ petroleum coke blending图2是RZ焦: LY煤=1: 1+4% KZl#与RZ焦:LY煤=1:. LY coal and adding fux in coal blending1+6 % KZ1#的粘温特性对比图。从渣型看，粘度在2~25 Pa.s时名称DSTT二者均属于结晶渣，但后者结晶速率明显更快;从粘温区间来看，LY煤14531464> 1500前者比后者要宽50“C左右:从影响气化炉操作来看，二者在ShellRZ焦:LY=1:114341476气化炉正常操作温度1400 C以上均能顺利排渣。2.3热重分析RZ焦:LY=1: 1+4% KZ1#132113612.3.1气化反应热重分析RZ焦:LY=1 : 1+6% KZ1#127313011339LY 煤以及RZ石油焦进行气化反应热重分析见图3、图4。2.3.1.1原煤和RZ石油焦气化热重分析从表2中可以看出LY煤与RZ焦:LY=1: 1配煤FT均大于1500 C，不能直接应用于液态排渣气化炉，通过添加KZl#助熔0.RZ石油焦80-0.70起始点:993C. 83.04%6终止点1222C.23.74%-1.s起始点:1060C ,6.01%蜂值: 104.9min/1077C? -2.0 2.74%/min(DTO),6L.4547(TG)3020经1333.19%-2.峰值: 16.5min/193C-21/minDCT.4.173(TG)-3.-1020040060080010001200140016000 2004006008001000120014001600图3LY煤和RZ石油焦TG曲线图4LY煤和RZ石油焦DTG曲线Fig.3 TG curve ofLY coal and RZ petroleum cokeFig.4 DTG curve ofLY coal and RZ petroleum coke表3 LY 煤和RZ气化反应特征参数Tab.3_ Reactivity characteristic parameters ofLY coal and RZ petroleum coke煤样气化起始温度T/"C气化终止温度TVC最大气化速率对应温度Tmrc最大气化速率点对应的反应性指数R(x10)失重速率/(%min^" )1222 .1077-2.744.58RZ焦106013331193_-3.214.35从图中以及特征数据可以看出:从气化起始温度、气化终止3 RZ焦与LY煤配煤添加助熔剂气化动力学温度、最大气化速率对应温度及反应性指数都可以看出LY煤的气化反应特性优于RZ石油焦。分析2.3.1.2 RZ焦与LY煤配煤添加助熔剂气化热重分析采用Arrhenius方法计算气化和燃烧反应的活化能。本实验样从图5、6和表4可以看出: RZ焦:LY煤=1: 1+6% KZ1#、品粒度均很小，中国煤化工本实验条件下RZ焦:LY煤=1 : 1+4 % KZl#气化反应特性差异性不大:但通过不存在扩散障碍，配煤添加助熔剂发现反应特性优于LY煤和RZ石油焦。dC_ 4.YHCNMH G .综上可知: 气化反应特性RZ焦:LY煤=1:1+6%dr β(1于RZ焦:LY煤=1: 1+4%KZ1#优于LY煤优于RZ石油焦。式中:C为剩余分数(%);A为频率因子(min^); E为活化能(kJ/mol);油焦。β为升温速率(K/min); n为反应级数: R为气体常数(molK)。2014年第5期广东化工第41卷总第271期www.gdchem.com.7.100rRZ石油集:LY集=1: 1+49-KZ1#RZ石油焦:LY煤=1 : 1+4%-KZ1#RZ石油焦: LY煤=1 : 1+6%KZ1#90.0te.st峰值: 91.7min/944Csof峰值: 91 9min946C62%/min(DTG) -30F起始998C,84.74%终止点:1208C, 15. 09%6 -2.0 峰值: 18:2m1n/19C1020F起始点982C.83.579%/25--3.20%/min(DTG)终止120.11.25%-3.0-峰值: 106.3min/091C-3.08%/min(DTG)-105200 400 600 800 1000 1200 1400 1600-3.5200 400 600 800 1000120014001600温度/C图5配煤添加 KZ1#助熔剂TG曲线图6配煤添加KZ1#助熔剂DTG曲线Fig.5 TG curve of adding KZl# flux coal blendingFig.6 DTG curve of adding KZ1# flux coal blending表4 LY 煤和RZ焦配煤添加助熔剂气化反应特征参数Tab.4 Reactivity characteristic parameters of adding fux in LY coal and RZ petroleum coke blending项目煤样气化起始温度T/C气化终 止温度T/C最大气化速率对应最大气化速率 点对应的反 应性指数温度Tms/C失重速率/(%rmin")_R(x10)RZ焦:LY煤=1 : 1+6%KZl#982120810914.70RZ焦:LY煤=1 : 1+4 % KZl#99812301109-3.204.63将.上式表述为:LY煤=1: 1+4 % KZ1#与RZ焦: LY煤=1: 1+6 % KZ1#,粘度在\In[-2~25 Pars时二者均属于结晶渣，但后者结晶速率明显更快:从影L__E.响气化炉操作来看，二者在气化炉正常操作温度1400C以上均能(2顺利排渣。用差减微分法求解上式，以Aln(-dC/dT)/Imc对(3)从气化反应热重和动力学分析可以看出:配煤添加KZ1#0(/T)/AInC 作图得一条直线，由斜率可得反应活化能E.将活助熔剂气化反应特性要优于LY煤和RZ石油焦，其中RZ石油焦化能E带回式(1)计算出频率因子A.活化能E和频率因子A计算的气化反应活性最差;添加KZl#助熔剂能够使活化能降低，反应性指数升高，反应性变好。结果见表5。参考文献表5样品反应动力学参数[1]王文选.石油焦与煤混合燃料热重分析研究[J].燃料化学学报，2004,Tab.5 Reaction Kinetic parameters of samples(5): 522-525.样品动力学参数[2]姚国欣.国外炼油技术新进展及其启示和.当代石油石化，2005, (3):E/(kJ-mor:LY煤242.142.03x1014 1.02[3]李庆峰.石油焦气化反应特性[].燃烧科学与技术，2004, (3); 255-259.RZ焦378.86 1.56*109 1.63[4]ZouJH, ZhouZJ, Wang F C. Modeling reaction kinetics of PetroleumRZ焦:LY煤=1 : 1+6% KZl#226.799.33x108 2.51coke gasification with CO2[D]. Chemical Engineering and Peessing. 2007，RZ焦:LY煤=1: 1+4% KZ1#221.141.24x10* 1.95[5]ZouJH，Yang BL，Gong K F. Effeet of mechanochemical treatment onPetroleum coke-CO2 gasification[J]. Fuel, 2008， 87; 622-627.由表5可以看出，配煤添加KZ1#助熔剂气化反应活化能比[6]刘鑫，张保申。高温热处理对石油焦结构及气化活性的影响[].石油学LY煤和RZ石油焦气化反应活化能都小，说明配煤添加KZl#气报，2011, (1): 139-143.化反应活性最好，LY煤次之，RZ石油焦最差。因此添加KZ1#[7]罗艳托.石油焦的灰分与原料性质的关系[D].石油大学学报，2005, (3):助熔剂能够促进石油焦和煤焦的气化反应过程。116-118.4结论[8]李庆峰，房倚天.石油焦水蒸气气化过程孔腺结构和气化速率的变化(1)随着RZ焦在混配中的比例逐渐增大，哈氏可磨指数随之[D].燃料化学学报，2004, (4): 436-439.减小;通过线性回归拟合可知随着石油焦添加比例的增加，配煤[9]许桂英，孙国刚.生物质与石油焦共气化特性研究[J].燃料化学学报，可磨性指数没有呈现出很好的线性相关性:当RZ焦:LY煤配比2011, 39(6); 438-442.为1:1和1:2时，哈氏可磨磨指数分别为87和88，均属于易.[10]赵亮，熊友辉.配煤对可磨性指数的影响规律研究[].热力发电，2006,磨煤等级，能够满足气化炉入炉煤可磨性指数要求(2): 54-55.(2)从灰熔融温度性可以看出原煤灰和RZ焦: LY煤=1 : 1配(本文文献格式:刘军，马飞，李寒旭.高硫石油焦掺配LY煤气煤灰熔融温度均较高，FT均大于1500 C,不能直接应用于液态化实验研究[J].广东化工，2014, 41(5): 5-7)排渣气化炉:通过添加KZ1#助熔剂FT可以降至1350-1400 C，能够满足气化炉对灰熔融性要求。从粘温特性可以看出RZ焦:中国煤化工YHCNMH G