非等温气化实验条件下温度对煤气化的影响

第43卷第11期广州化工Vol.43 No. 112015年6月Guangzhou Chemical IndustryJun.2015非等温气化实验条件下温度对煤气化的影响戴永燕(鞍山钢铁集团公司教育培训中心，辽宁鞍山114032)摘要:目前煤炭气化技术作为清洁、高效利用煤炭的先进技术之一是我国能源领域的重要发展对象，煤的气化是利用气化剂将煤及其干馏产物最大限度的转变为煤气的过程。本文是利用热重分析法对褐煤进行非等温气化，研究褐煤在CO2气氛下的气化特性，并且进行了相应的分析。实验结果表明，在非等温条件下，通过FT-IR的分析得到不同热解温度的半焦物理化学结构的特点。关键词:褐煤;煤气化;非等温热重技术;热重分析中图分类号: TQ53文献标志码: B文章编号: 1001 -9677(2015)011-0103-03Analysis of the Temperature Influence on Coal Gasificationin Non- isothermal Gasification ExperimentDAI Yong-yan( Education and Training Center, Anshan lron and Steel Group Corporation, Liaoning Anshan 114032, China)Abstract: At present， the coal gasification technology， as a clean and efficient use of coal， is an importantdevelopment object in the energy field in china, the coal gasification is a process that change the coal and its pyrolysisproducts to gas by using the gasifying agent. Lignite was selected as the research object, through the coal into particles ,and the non - isothermal methods use in the lignite, the gasification characteristics in CO2 atmosphere were studied,respectively. Under non - isothermal conditions, through FT- IR analysis， the physical and chemical characteristic ofdiferent pyrolysis temperatures was studied.Key words: brown coal; coal gasification ; non - isothermal thermogravimetrie technique ; thermogravimetric analysis .煤炭在我国能源生产与消费结构中- -直占主导地位甲，煤(2)把粉碎后的样品用自动标准振筛机取粒径为100~200目。炭的开发和加工利用已经成为我国环境污染物排放的主要来(3)将筛好的样品装袋，密封备用。源。因此，发展洁净煤技术、提高煤炭利用率是我国能源发展1.2 样品的工业分析战略的必然选择。作为洁净、高效利用煤炭的先进技术之一的M,=10.9%，M.=3. 64%煤炭气化技术是我国能源领域的重点发展对象2]。A. =63.21%，Au=68. 38%, A。=70. 97%煤的气化是利用气化剂将煤及其干馏产物如半焦、碎焦、V。=13.62%，Vu=14. 73%，V=15. 29%，Vur=52. 66%焦炭的有机物最大限度的转变为煤气的过程。所用的气化剂为水蒸气、空气(或氧)、氢气及其他物质的结合氟将煤中的碳转2实验设 备与实验方法化为可燃性气体，它是一一个热化学的过程，这一一 过程称之为煤的气化。煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化2. 1实验设 备剂、供给热量，三者缺-不可可。BGZ- 140电热鼓风干燥箱，常州诺基仪器有限公司; PCI常用的煤气化工艺- -般分为3种类型:移动床( 有时也被180150密封锤式破碎机，镇江市科瑞制样设备有限公司; SCH-4称为同定床)流化床和气流床:相比而言，气流床气化炉是最自动标准震筛机，上海宝蓝有限公司; Nicolet is5傅立叶变换清洁，也是最高效的煤气化类型41。红外光谱仪，赛默飞世尔科技有限公司; Diamond TC/DTA6300热重分析仪，美国PE公司。1实验样品2.2实验方 法和实验内容1.1样品的制备本实验采用非等温热重分析:本实验所采用的样品为神华低阶煤，实验过程中所需要样(1)首先通入N2升温速度为100 C/min分别升温至300 C,品的制备过程如下:400C，500C, 600 C。(2)对不同热解温度得到的半焦通人co,进行气化、升温，104广州化工2015年6月速率为10C/min至1000C。00).63非等温气化TGA实验结果及分析0.5g3.1 半焦气化TG, DTG曲线分析0t对于200~600C的半焦气化曲线因为做一个图的趋势相似不好对比，所以做两个图来对比。40.0100J 0.T/C80图4非等温气化 300 C半焦的TG，DTG 曲线goof . 下co.40.630f20.4号60400 600 800 :一 1000+0.2图1200-400C半焦气化曲线0.1.000-T/T图5非等温气化400 C半焦的TG，DTG曲线下00.64o4三0.30δ204000 Td02盖20-图2 400~600 C半焦气化曲线0.00200 400 600 800 000图1和图2是根据实验数据应用origin软件做出的5]，分别代表200~400C半焦气化曲线和400~600C半焦气化曲线。图6非等温气化500C半焦的TC，DTG曲线从图1和图2可以看出两个图像的趋势-一样，随着温度的增加，失重在减少。).s3.2 200 ~600 °C半焦TG/DTG曲线0.4_+0.5。0.220F4010000图7非等温气化 600 C半焦的TG，DTG 曲线1 0.1δ 200 400 600 800 1000根据图3~图7是非等温气化200~600 C下半焦的TG,T/9DTG曲线，每个图都有三个峰值，第一个峰值是脱水，第二个图3非等温气化200C半焦的TG，DTG曲线峰值是脱气，第三个峰值是气化。第43卷第11期戴永燕:非等温气化实验条件下温度对煤气化的影响1053.3非等温气化原煤、300C、500C半焦TG/DTG焦炭在此处峰值却减弱了说明这种官能团已经随气体释放了。曲线在原煤，气化震动伸缩峰值为1384. 64 cm '时，原煤中有CH,对称弯曲振动，而500C半焦和1000C焦炭伸缩峰值为788.74cm-'时，原煤中有3个相邻H原子被取代的苯环中CH100的面外变形振动，而500C半焦和1000C焦炭在此处峰值却消r 5000失了说明这种官能团已经随气体释放没有了。原碟3001从总体看出气化过程中所有的环烷，脂肪族，亚甲基CH，芳香C=C,苯环类化合物基本会在CO2气氛下1000 C40后随挥分析出。表现为所属波段的吸收峰的强度均不同程度有所减弱。0 200 400 6000800个 1000 ? 1200T/U图8 非等温气化-原煤，300 C, 500 C半焦的TG曲线根据图8中所显示的可知原煤的失重效果比较好。包10500.6-S 1000300 C.5-S004000 350003002500 200015000050波数/em"0.4煤图10红外谱图还0.34结论0.10.0(1)在非等温气化实验中得出200 ~600 C半焦的气化曲0.1L020040060080010001200线趋势是相同的，都是随着温度的升高失重在增大,从DTG曲线上可以看出热解分为三个阶段分别是200 C前脱气，300 ~T/C600 C进行活泼热分解，700 ~ 1000 C煤样中的炭被CO2气化。图9原煤、300 C、500 C半焦DTG2)根据红外谱图可看出，在N2气氛下热解后得到的半从图9可以看出，从第三个峰值的大小来看气化速率最大焦中以及 CO2气化产物中，OH物质，酚，醇，羧酸过氧化物，的是300 C半焦。环烷，脂肪族，亚甲基CH2,芳香C=C，苯环类化合物基本消B. 4 FT-IR分析如图10所示，在原煤气化震动伸缩峰值为3694.94cm-'参考文献时，原煤中有游离的OH,醇类、酚类和有机酸类，而500 C[1]孙风伟. 煤气化技术研究与发展[J].辽宁化工,2010 35(5):526-半焦和1000C焦炭在此处峰值却消失了说明这种官能团已经随气体释放没有了。在原煤，气化震动伸缩峰值为3409. 53 cm-'2] 徐振刚.美国洁净煤技术项目中的ICCC[J].洁净煤技术，1995时，原煤中有酚、醇、羧酸、过氧化物、水中的OH伸缩振动，(2): 52-56.而500C半焦和1000C焦炭在此处峰值却减弱了，说明这种官3]向英温,杨先林煤的综合利用基本知识问答[M].北京:冶金工业能团已经随气体释放了，在原煤气化震动伸缩峰值为2922. 59 em-'出版社,2002.时，原煤中有环烷或脂肪族中的CH,反对称伸缩振动,而500 C4] 沙兴中, 杨南星.煤的气化与应用[M].. 上海:华东理工大出版,半焦和1000C半焦在此处峰值却消失了说明这种官能团已经1995 :237-378.随气体释放没有了。在原煤，气化震动伸缩峰值为1602. 56 em-'5]徐 秀军.计算机网络安全思考[J]今日科苑,2009(24):114-118.时，原煤中有醌中C=0的伸缩振动，而500 C半焦和1000 C