新型煤低温干馏工艺开发中关键问题的基础性研究

It is abundant of noncoking coal with high volatiles in China. Tar, coal gas and semeicoke can be obtained by pyrolisis at lower temperature. The way is considered a effective route for clean and multipurpose use of the coal and a lot of plants are set in recent years.Up to now, there are two main problems existing. The first one is the bulky gas output with lower calorific value and difficulty for further use. The second one is the water consumption and product quality effected. Pointed at these problems, it is proposed to develop new technology combined with oxygen-riched air combustion and semicoke dry quenching with cold coal gas recycling.The research work will focus on the relavant basic issues,such as the machnism and rules of pyrolisis at lower temperature with oxygen-riched air combustion induced, the heat exchange in new dry quenching process, and the modeling of new pyrolisis process.Through the research, the machnism and rules of new pyrolisis process can be revealed.The relation among parameters of pyrolisis and new dry quenching,products properties and yields of different products can be obtained.Based on the test results, the parameters for industrial practise can be obtained by the modeling analysis. These will supply great support to the development of new pyrolisis process with oxygen-riched air combustion and semicoke dry quenching with cold coal gas recycling. The research fields is in accordance with requirment of national development plan on clean and effective use of coal resource, as well as key fields for NSFC support.

我国有大量的高挥发非焦煤资源，通过低温干馏可得到高反应活性的半焦、焦油和煤气产品，是实现这些煤炭资源高效清洁利用的一种有效方法，近年得到快速发展。针对低温干馏现行工艺存在的主要问题，即煤气量大质低，难以利用和产品水分含量高，过程水耗高，影响产品质量的问题，提出了以富氧技术与冷煤气循环干熄焦为核心的解决方案。本申请重点就新技术开发中的基础理论问题进行研究，包括：富氧燃烧条件下的内热低温干馏机制及规律、煤气作为干熄焦介质的干熄焦过程基础理论、新低温干馏过程的模拟与分析。通过研究，揭示对应条件下煤的热解特性及机理，建立热解和熄焦参数与产品性能及产率等的对应关系，完成对富氧干馏、新型干熄焦技术为核心的工艺模拟计算与分析，为新型低变质煤干馏工艺开发和煤的高效综合利用提供理论支持。本研究符合国家清洁能源发展规划和基金重点支持领域要求，具有重要的理论和应用价值。

低阶煤挥发分含量高，反应性强，通过煤低温干馏可得到高反应活性的半焦、焦油和煤气产品，是一种简便高效、可实现综合利用的有效方法。国内已有多家生产企业，年产量可达6000万吨以上。现行工艺采用了内热方式，煤气量大质低，难以综合利用，且采用浸泡熄焦，产品水分含量达18-32%，水耗高，产品质量受到影响。因此，开展相关工作具有重要理论和应用价值。.针对上述问题，提出了采用富氧（或纯氧）与煤气燃烧加热方式，辅以煤气调制和控温措施，提高煤气质量，同时提出冷煤气作为熄焦介质的干熄焦技术。本课题重点对其中基础理论问题进行了研究，包括富氧燃烧条件下的内热低温干馏机制及规律、煤气作为干熄焦介质的干熄焦技术基础进行了研究，对新型低温干馏工艺过程模拟与分析。.根据项目研究计划，完成了课题的各项研究工作。通过研究，揭示了富氧干馏对应条件下煤的热解特性及机理，建立包括煤种、干馏温度、干馏升温速度、干馏介质组成（包括富氧程度变化）、干馏压力、产品性能及产率等的对应关系，并以此为基础，建立工艺模型，完成对富氧干馏、新型干熄焦技术为核心的新型干馏工艺基础参数测定与模拟计算，可为新一代低变质煤干馏工艺开发和煤的高效综合利用提供理论支持。.通过研究，培养研究生6名。发表论文19篇，其中SCI 论文6篇，EI论文1篇，申报国家发明专利6项。.在此基础上，遵循国家基金提出的“顶天要高，立地要实”的导向，积极推进相关技术的开发，与多家企业就富氧干馏技术的进一步完善及相关技术与基础研究问题进行了深度的交流，明确了需要进一步解决的基础及产业化问题，并提出了改进方案, 积极推进产业化进程。