微负压系统中煤与橡胶共热解的协同作用.pdf

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1、第i期(总第164期)煤化工No．1(TotalNo．164)2013年2月CoalChemicalIndustryFeb．2013微负压系统中煤与橡胶共热解的协同作用常娜L2，陈延信2，甘艳萍2(1．西安建筑科技大学材料科学与工程博士后科研流动站，陕西西安710055；2．西安建筑科技大学，陕西西安710055)摘要在热重分析仪及自制的微负压煤热解实验装置上，对陕北烟煤、橡胶及两者的混合物进行了实验研究。结果表明，煤与橡胶共热解时存在协同效应，并且随着热解温度增加，协同效应逐渐增强。橡胶是共热解反应

2、的供氢物质，同时橡胶热解产生较多的甲烷，有利于煤中大分子的裂解，可提高煤热解的焦油收率。在热解温度为800℃时，任意橡胶质量分数的煤与橡胶混合物共热解的焦油收率均比线性叠加值高，当橡胶质量分数为20％时，协同作用最为显著。关键词煤，橡胶，共热解，微负压系统，协同作用文章编号：1005—9598(2013)一Ol一0047—04中图分类号：TQ530．2文献标识码：A煤炭合成清洁燃料油的有效途径之一为煤的热装置上，对陕北烟煤、橡胶及两者的混合物进行了热解，通过煤的热解获得液体产品焦油，煤焦油经过深解实验

3、研究，分析煤与橡胶共热解过程中的相互作加工可制成汽油、柴油等燃料，因此煤热解焦油收率用，探讨了橡胶含量对煤与橡胶共热解过程焦油收率是煤炭合成清洁燃料油的重要指标之一。研究表明，的影响。煤在较低的压力下热解，能获得较高的焦油收率n]，因此本文拟在微负压系统中研究煤的热解过程。1实验原料及方法苏亚欣等[应用热重和微商热重对废轮胎胶粉的热解特性进行研究，并与神华煤粉的热解作了对1．1实验原料及性质比，结果表明前者热解的最大失重率较大，其热解组实验用煤为陕北的烟煤，其热值为31．56MJ／kg。分析出特性更好

4、。刘霞等b用色谱一质谱联检技术检原料煤粒径为80～105tLm，其工业分析及元素分测配煤、废轮胎及两者混合物的焦化焦油，研究了废析如表I所示。轮胎对煤焦油收率和质量影响，结果表明在配煤中添表1原料煤的工业分析及元素分析加质量分数3％的废轮胎共焦化时，可提高焦油收率。工业分析／％元素分析／％据统计，目前世界废旧轮胎存量已达30亿条，并且该adA日dFCadH日dCadO日dNadSad数据以每年约10亿条的数字增长，废旧轮胎已成为6．7531．595．4156．255．O573．6l7．501．470．

5、21环保的一大难题。废旧轮胎的主要成分是橡胶，对橡胶热解固相产物的元素分析表明，其含碳质量分数为80％～85％、氢质量分数为0．5％～3％、氮质量分数为1．2实验设备与方法1．5％2．5％，与煤热解的固相产物组成相近，因此研采用瑞士MettlerToledo公司生产的TGA1热重究煤与橡胶的共热解对环境保护、废弃物再利用具有分析仪。实验中升温速率为50K／min，气氛为N，N流重要意义[}7]。量为80mL／min，实验温度为50℃～1000℃。本文在热重分析仪及自制的微负压煤热解实验微负压热解装置示

6、意图如图l所示，选用石英管收稿日期：2012-10-03作者简介：常娜(198O一)，女，陕西三原，讲师，博士，2002年本科毕业于西北大学化工设备与机械专业，现从事煤制油气化工艺方面工作，E-mai1：doudoueva@sina．cn。一48煤化工2013年第1期反应器，用真空泵保证整个系统处于微负压状态。实l5验时首先通入N作为保护气体，将反应器内温度升宇∞bO至800℃；其次将实验原料放入筛网，然后放入反应吕鲁＼＼器中并密封，热解5min；热解反应生成的高温气体通咖槲略人锥形瓶中的冷却水中，冷

7、却并从中分离出焦油，管1Ⅲ}1壬f<路及石英管壁的焦油采用丙酮洗涤分离。温度／℃一一-TG——DTG图3升温速率为10K／rain时煤的TG—DTG曲线表2不同升温速率下煤的热解特性参数升温速率tRhTl／3D／K·min一／min／℃／mg·min／℃／℃／10509．11405．820．26483．2409．21．321042．43391．220．10451．9384．1O．58l一气罐2一气体流量计3一控温箱4一电阻炉5一保温材料6一硅碳棒7一石英管速度和挥发分释放特征指数D都随着升温速率的8一

8、装料筛网9一锥形瓶1O一真空泵提高而增加，这与文献旧研究结果一致。D随升温速图1微负压热解装置示意图度的提高而增大，说明升温速度越大，热解反应活性就越大，热解反应进行的就越剧烈，这与文献m得出2结果与讨论的热解反应活性随升温速度的提高而升高的结论一致。因此，本文在热重分析仪上进行煤与橡胶热解实2．1煤的热解特性验时采用50K／min的升温速率。在微负压热解装置图2和图3分别为升温速率为50K／min和l0上实验时，待温度升至反应温度后再放人原料，以达K／