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褐煤热解的一般特征

图7-1是一种中国褐煤的热失重曲线。在50~150℃温度范围,出现明显的脱水峰,重量变化与煤中的水分有关。温度升高至约300℃,失重速率明显增大,可认为进入煤的第一热分解阶段,在该阶段失重速率曲线出现类似高斯分布曲线的变化形状,依对称性该阶段反应结束的温度大约在550~600℃。将第一热分解阶段的起始温度和结束温度用Ta、Tb表示,与其它较高变质程度煤种在同样条件下的热失重曲线比较,褐煤的Ta最低,△Tab=Tb-Ta最大,即在较低温度下褐煤开始其剧烈的热分解反应,而且这一阶段的反应分布在较宽的温度范围。

褐煤热解过程的三个阶段

图7-2是褐煤热解分阶段变化的过程示意图,主要反应及变化如下所述:

1、褐煤干燥脱气阶段(常温~约300℃)

褐煤中含湿气分受热蒸发,褐煤得到干燥,同时有吸附在煤孔隙中的气体脱出。大约在200℃以上发生脱羧基反应,析出的气体中有大量CO2。该阶段可完成褐煤干燥和部分脱氧。有的褐煤干燥过程由于脱水而引起崩裂,煤颗粒分布小粒度增多,甚至产生较多的细微煤粉尘。

2、第一热分解阶段(约300~约600℃)

该阶段为活泼分解阶段,以褐煤大分子的解聚和分解为主要反应,生成并逸出大量挥发物质。焦油在该阶段生成;煤气中可燃成分(CH4、H2、CO、C2~C3)随温度升高而增多;固体颗粒有可能进一步变小。该阶段以得到焦油和发热量显著提高的半焦为主要产品。

3、第二热分解阶段(约600~900℃)

以聚合反应和芳香烃边缘联结的小分子侧链(-CH3)或氢的脱落反应为主。煤气产量有大幅度提高,煤气中H2含量增加较快,其它组分体积含量相对降低。在等温热解条件下,由于焦油蒸气在高温下的二次热解作用,油产率随温度提高而减少。半焦挥发分随温度提高逐渐降低,固定碳含量增加。该阶段以获得较高产量的煤气和低挥发分、高固定碳含量的半焦为主要产品。

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