热提质对褐煤水分复吸特性的影响规律研究

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基本信息

  • 批准号:
    U1261101
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    40.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0410.冶金物理化学与冶金原理
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

The moisture content of lignite is greater than 30% by weight, which make it troublesome to storage or transport the coal as it is, so upgrade process include drying and pyrolysis is essential when they used for both energy source and chemical feedstock. With the reserve of high rank coal decreased and cost of coal winning increased, effective utilization of lignite resources must be treated seriously, thus the upgrade methods of lignite has been the focus in the field of coal processing and utilization. However, the upgraded products reabsorb water in humid air atmosphere just like sponge in water since the porous structure and hydrophilic nature of raw lignite, which will decrease the efficiency of upgrade process and engender bad influence on the subsequent processing and utilization. So it is of profound theoretical and practical significance to investigate the water re-adsorption of processed products..In this research, Baorixile lignite obtained from SHENHUA GROUP CORPORATION LIMITED will be selected as the main experimental material. Drying treatment or pyrolysis was first conducted on the raw lignite, and then the products processed under various experimental conditions (i.e. temperature, pressure and residence time) were acquired. Specific experiment was designed to investigate the water re-adsorption properties of these products, afterwards, correlate the experimental results with the operating conditions accordingly and confirm the relation between them. Chemical methods (FT-IR spectroscopy, Nuclear magnetic resonance, X-ray diffraction, carbon dioxide adsorption, Mercury intrusion porosimetry, etc) and physical methods (Ion exchange, alkylation, etc) were applied to analysis the products, which will offer information regarding to the change of coal structure, such as the content of hydrophilic functional group, pore structure, ultimate composition, aromaticity, the type of crystal, etc. In addition, some physicochemical properties of the products, like contact angle, wetting heat, Zeta potential, also need to be measured. With the application of gas chromatography and gas chromatography-mass spectroscopy, the component, molecular structure and elements distribution of the gaseous products and liquid products were investigated. Finally, by analyzing the above results comprehensively, the removal of hydrophilic functional group, destruction of pore structure, changes of surface wettability and electrical property during processing can be interpreted. The essence and control mechanism of the water re-adsorption reaction can be revealed based on the above analysis, which could serve as references for developing drying or pyrolysis process with optimized operating conditions.
褐煤水分通常大于30%,储、运困难,作为燃料或化工原料一般需热提质(干燥/热解)。随着我国优质煤资源的减少和开采难度增加,对褐煤提质的研究已经成为煤炭加工利用领域的热点。但是,褐煤提质后常发生不同程度水分复吸现象而影响提质加工的有效性和后续工利用。本研究首先对代表性褐煤进行不同温度、压力、时间、升温速率等条件下的干燥/热解提质;并在不同温度、湿度、时间、压力、粒级条件下,研究提质煤的吸水可逆性变化规律,明确水分复吸特性与提质条件的内在关系。采用化学分析及FTIR、XRD、BET等手段,分析新鲜褐煤/提质煤的亲水官能团含量、孔结构、元素组成、缩合芳香度、晶型变化等;经气相色谱、色-质联用等手段,分析热提质过程产生的气、液产物组成、结构、元素分布等,解析褐煤亲水官能团分解反应机理、孔隙结构破坏效应、表面润湿性等变化规律,揭示褐煤吸水可逆性的化学本质及可控机制,从而指导褐煤提质工艺条件选择与优化

结项摘要

褐煤/长焰煤提质后,会发生不同程度的水分复吸,且仍易发生自燃。采用固定床反应器对其进行干燥/热解提质,研究不同温、湿度条件下提质煤的水分复吸规律,确定水分复吸与提质条件的内在关系,分析提质煤理化结构变化对复吸特性的影响。结果表明,提质煤水分复吸能力受样品粒度和环境温度(10~40℃)影响较小;受提质温度和环境湿度影响较大。随着提质温度(105~900℃)增加,当RH<60%,复吸量减小;当RH≥60%,复吸量先降低后又升高,在600℃/400℃提质的褐煤/长焰煤复吸量分别达到最低,主因是含氧官能团减少/中孔体积的降低。等温吸附试验表明,105/400℃提质煤和原煤的吸附等温线均属第II 类,符合Dent模型。提质温度增加,或煤阶增加(褐煤→长焰煤),含氧官能团减少,第一位吸附量均减少;第二位吸附比重随环境湿度增大或孔结构发育而增加,随煤阶增加而降低。第一位吸附热高于第二位吸附热(接近吸附温度下的液化潜热),提质褐煤的第一位吸附热高于相应提质温度下的长焰煤。600/900℃提质煤的吸附等温线属第V 类,符合DS 模型。第一位吸附量极低,复吸水分主要来自中孔内的水分填充。吸附动力学分析表明,复吸历经快/慢速两个阶段,4h即可超过平衡含水量的85%;符合拟二级动力学模型。含氧官能团丰富(原煤/105℃提质煤)或孔结构发达(600/900℃提质煤)的样品,初始吸附速率均较高。与固定床相比,回转窑提质褐煤的快速吸附/吸附平衡时间分别增加30/10倍,延长干燥时间仅降低复吸量约3%;且回转窑提质后碎裂生成的颗粒越小,复吸能力越低。经自燃倾向性测定和FCC指标分析,提质温度增加,自燃倾向降低,但105~500℃提质煤仍易自燃或可自燃。提质褐煤/长焰煤的粒度分别大于1mm/0.18mm,颗粒内传热和传质扩散阻力效应显著,使其自燃倾向降低。提质褐煤经存放(发生空气氧化和水分复吸)后,自燃倾向明显增加,如105~400℃提质褐煤的自燃倾向达到与原煤基本一致。自燃倾向增加的原因:内部官能团和孔结构此消彼长的演变可增加吸氧量、促进热量聚集;复吸产生较高润湿热,加深预氧化程度;复吸水分在自燃氧化初期具有催化作用。但提质长焰煤经存放自燃倾向变化不明显。本研究为低阶煤提质和分质利用的产业化发展提供了理论支持。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(4)
专利数量(0)
成型热解对褐煤成浆性的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    洁净煤技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    初茉;吕海龙;赵曼;杨小敏
  • 通讯作者:
    杨小敏
褐煤低温热解提质试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    煤炭科学技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    初茉;高晶晶
  • 通讯作者:
    高晶晶
褐煤与液化残渣共热解对煤气组成的影响研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    煤炭工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    初茉;孙任晖;王博;曹文瀚
  • 通讯作者:
    曹文瀚
Inhibitory effect of coal direct liquefaction residue on lignite pulverization during co-pyrolysis
煤直接液化残渣对共热解褐煤粉化的抑制作用
  • DOI:
    10.1016/j.fuproc.2016.01.019
  • 发表时间:
    2016-06-15
  • 期刊:
    FUEL PROCESSING TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    7.5
  • 作者:
    Qu, Yang;Chu, Mo;Zhang, Yong
  • 通讯作者:
    Zhang, Yong
褐煤热碎性对提质工艺的影响分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    煤炭工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    申国栋;张勇;原野;王晗
  • 通讯作者:
    王晗

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其他文献

黏结性碎煤射流预氧化破黏与流化
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    张聚伟;曾玺;初茉;许光文
  • 通讯作者:
    许光文
活性炭纤维毡直接用作超级电容器电极
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    电池
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马兰;徐斌;初茉;岳淑芳
  • 通讯作者:
    岳淑芳
多层流化床褐煤热解半焦特性与自燃倾向性抑制
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    煤炭学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    周琦;邹涛;初茉;高士秋;许光文
  • 通讯作者:
    许光文
煤中重金属赋存对其释放行为影响的研究进展
  • DOI:
    10.13226/j.issn.1006-6772.18050401
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    洁净煤技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周玲妹;王晓兵;郭豪;何浩;初茉;宋昭;张冠军
  • 通讯作者:
    张冠军
低阶煤中镉的赋存对其在热解中释放的影响
  • DOI:
    10.13225/j.cnki.jccs.2018.1353
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    煤炭学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周玲妹;郭豪;初茉;畅志兵;王晓兵;张冠军;龚永强;曲洋
  • 通讯作者:
    曲洋

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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