摘要：以焦炉上升管内壁结焦炭层块为研究对象,采用X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)和激光共聚焦拉曼光谱仪(Raman)对结焦炭层的元素组成,以及各结焦炭层的矿物组成、组成结构和分子结构进行测试。分析从结焦炭层块外表面向内表面过渡的各结焦炭层的差异性,揭示焦炉上升管内壁结焦机理。结果表明焦炉上升管内粉尘中Fe,S和Cr极易催化荒煤气中蒽、萘等稠环芳烃化合物成炭,在焦炉上升管内壁形成炭颗粒沉积,为焦油凝结挂壁提供载体,在荒煤气温度降至结焦温度时易结焦积碳。结焦炭层均含有芳香层结构,随着结焦炭层从外表面向内表面过渡,各结焦炭层的面层间距(d002)逐渐降低、层片直径(La)先降低后增加、层片堆砌高度(Lc)和芳香层数(N)先稳定后增加。结焦炭层石墨化过程是由结焦炭层内表面向外表面进行,主要包括其片层外缘的羧基和部分C—O结构的降解剥离,从而形成高度规整的共轭结构。结焦炭层块中C元素是以结晶碳与无定型碳的混合物形式存在。以上研究为解决焦炉上升管内壁结焦及腐蚀问题,提高换热器换热效率,有效回收焦炉荒煤气显热,降低焦化企业能耗提供实验基础和理论依据。

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