《煤熱解自由基反應的研究》是依託北京化工大學，由劉振宇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：煤熱解自由基反應的研究
- 依託單位：北京化工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉振宇
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來，煤快速熱解制油技術在我國的規模化步伐很快，但都遇到了油品質量差、系統易堵塞、後續加工困難等問題。本項目以煤快速熱解技術的化學反應調控為目標，重點研究高揮發分煤熱解中的自由基反應，特別是焦油中大自由基碎片的反應行為，並力圖將自由基反應行為與煤中弱共價鍵的鍵合結構相關聯，進而通過計算機模擬推演熱解過程中的主要反應網路，文獻中尚沒有發現這些方面的研究。主要研究內容包括10種高揮發分煤在不同條件下熱解揮發的階段特徵、不同加熱和冷卻條件下4種代表性煤的熱解焦油中自由基濃度隨時間的變化、高揮發分煤弱鍵合結構模型的構建、及煤熱解過程原理性步驟的計算機推演。
結題摘要
本項目以煤快速熱解技術的化學反應調控為目標，重點研究了高揮發分煤熱解中的自由基反應，主要取得了如下進展：（1）研究了5種高揮發分煤熱解焦油在反應過程中的自由基濃度變化與重組分產生的關係；分析研究了煤熱解揮發物在多種反應器中經歷的“溫度－時間”關係，提出並證明了揮發物的反應是煤熱解過程中需要考慮的重要參數。（2）研究了23種煤熱解過程中焦油和其中油的組成隨溫度及煤階變化的規律，揭示了油組成的變化特點，反演分析了煤結構與產物油的關係；揭示了煤熱解揮發物在煤樣外的析炭反應程度，分析指出了煤熱解過程中的本徵現象是逆向傳熱與傳質，該現象是煤快速熱解過程中揮發物裂解析炭的根本原因。（3）研究了前人提出的煤結構模型，依據現代分析表征技術分析判斷了其中有價值的25種模型所存在問題，提出前人沿用的圖像方法表述結構的本徵缺陷，進而提出了煤鍵合結構模型及數學表達方法，實現了概念的提升；基於煤的鍵合關係（鍵能）和分子反應的波爾茲曼分布特徵，以木質素為模型物研究了各種共價鍵在熱解中的演化規律。項目在國際能源燃料領域主流SCI刊物發表論文13篇、在國內能源和化學化工主流刊物發表論文2篇，受邀在2015國際煤科學和技術大會（2015ICCS&T，澳大利亞墨爾本）做大會報告（plenary）1次，培養博士生6名（已畢業4名）。
