煤焦加压Boudouard反应动力学

将3种不同变质程度煤于1173K下制成煤焦,在PBBR装置上于1073～1223K温度和0.29～2.47MPa下进行煤焦Boudouard反应试验。提高反应温度和压力均能使煤焦的基碳转化率和平均比气化速率增大,且显示温度的影响大于压力。随着原煤变质程度加深,其煤焦的气化活性减小。未反应芯表面反应模型能较好描述此气化过程,并可计算出反应动力学参数。活化能,频率因子和反应级数。用Na_2CO_3和K_2CO_3作催化剂能明显加速官地煤焦与CO_2气化反应速率,并显著降低其反应活化能,且K_2CO_3的催化效果大于Na_2CO_3。     

加氢热解煤焦的二氧化碳和水蒸气气化特性

采用热重分析仪研究了云南玉溪煤和新疆准东煤的加氢热解煤焦二氧化碳气化反应性,考察了成焦压力、停留时间及气氛对煤焦气化反应性的影响,并利用均相模型计算了各煤焦的非等温气化动力学参数。采用实验室固定床反应器,研究了上述两种煤加氢热解煤焦的水蒸气气化特性,考察了成焦气氛对煤焦气化速率和气体产物组成的影响。热重气化实验表明,准东煤焦的气化反应性明显好于玉溪煤焦,前者的反应活化能远小于后者的反应活化能;无论哪种煤,加氢热解煤焦的气化反应性随加氢过程碳转化率的增大呈下降趋势;在相近的碳转化率下,加氢热解煤焦的气化反应性明显好于氮气气氛热解所得煤焦。在水蒸气气化的情况下,准东煤焦的气化反应性同样好于玉溪煤焦。总体上准东加氢热解煤焦的产氢率相比氮气气氛热解所得煤焦有所增加,不过对于这两种煤焦,随着气化温度提高,H2与CO的物质的量之比均逐渐接近于热力学平衡所得的计算值。     

用热重法研究大同煤焦的CO_2加压气化动力学

用快速升温和在高温高压下用热重分析装置和 ST-03表面孔径测定仪在1203～1423K 的温度和0.1～0.3MPa 的压力范围内研究大同煤焦的 CO_2气化反应动力学和其孔结构在反应中的变化。结果表明,Arrhenius 关系可以描述不同压力下气化反应速率随温度的变化;在实验的压力范围内,反应速率随压力的变化低压时变化明显;气化过程中煤焦的微孔表面积与转化率的关系出现一极大值.经理论分析和实验证实建立了包括煤焦孔结构参数的动力学方程。     

不同煤阶煤热解气化特性及机理研究

为探究煤阶形态差异对煤质分级利用的影响,采用热重-质谱联用仪对京隆褐煤、准东煤和阳泉无烟煤进行热解和气化实验,并采用扫描电镜、拉曼光谱仪探究煤焦微观形貌变化.研究结果表明,煤热解可分为3个阶段:水分析出和吸附气体释放、大量挥发分析出、二次脱气;随着煤化程度的升高,热解过程逸出H2、CH4等气体的释放峰向高温处移动,且热稳定性阳泉无烟煤＞准东煤＞京隆褐煤.对煤焦的气化活性评价表明,气化活性随反应温度的增大而升高;且随着煤化程度的增加,煤焦表面杂乱程度降低以及不定型结构和含氧宫能团数量减少,这些表面微观结构的变化导致了高阶焦炭反应活性的降低.此外,本文还探索了煤热解和气化反应机理.     

加压热解对煤焦理化结构特性的影响

为了解煤热解过程中压力对煤焦物化结构的影响规律,采用表面积及孔径分析仪、环境扫描电镜、元素分析仪以及傅里叶红外光谱分析仪与加压热重分析仪相结合的方法研究了不同热解压力(0.1MPa,0.8MPa,1.5MPa,3.0MPa和5.0MPa)下神府煤热解煤焦的物理表面孔隙特性以及煤焦的元素组成、大分子结构以及红外有机官能团的变化特性等微观化学结构.研究发现:随着压力的增大,煤焦的孔隙结构先增后减,压力为0.8MPa时最好,压力对孔隙结构的影响主要表现在孔径为20nm左右的中孔的发展.同时,热解压力对煤焦的化学结构也有明显影响,加压有利于含氧官能团的裂解,加快碳骨架的生长,大分子结构增多,石墨化程度也逐渐加强.这对煤加压气化的了解有着重要的作用.     

固定床加压热天平系统及煤焦加压气化动力学研究——Ⅰ固定床加压热天平系统 Ⅱ煤焦加压气化动力学研究

阐述了固定床加压热天平(PBBR)系统的工作原理和指标,讨论了影响天平稳定的因素,并就该系统的可靠性进行了验证和分析,说明了该系统优于吊蓝式加压热天平系统。在PBBR系统上,测定了沈北褐煤在1173.15K时制成的煤焦在101.3～3039kPa和1073.15～1273.15K下与H_2,CO_2反应的动力学。结果表明:CO_2和H_2与煤焦的反应都是一级的;CO_2与煤焦的反应活性大于H_2与煤焦的反应活性;研究了温度,压力对CO_2、H_2与煤焦气化反应的碳转化率的影响,计算了CO_2和H_2气化反应的表观活化能和反应活化能,并对CO_2和H_2气化反应机理模型进行探讨。     

含有孔结构参数的气化动力学模型建立

在线性升温条件下,研究了平朔煤镜质组煤焦的气化反应过程;用SEM和CO_2等温吸附技术考察了不同转化率下煤焦的孔结构形貌和比表面变化。在解析煤焦—CO_2气化反应的基础上,导出了含有孔结构参数和瞬时频率因子意义的煤焦气化反应动力学模型。     

高炉熔渣中煤-CO2气化反应性的实验研究

利用STA409PC综合热分析仪以等温热重法对高炉熔渣中煤焦-CO2气化反应性进行了研究,主要考察了渣煤比、气化反应温度和煤种对气化反应的影响,并用反应速率方程法对其动力学参数进行求算.实验结果表明:煤焦的碳转化率、气化反应速率与渣煤比正相关;在煤焦的气化反应中,高炉熔渣具有一定的促进作用;在1673K以下,煤焦的碳转化率、气化反应速率峰值随温度的升高而上升,而当温度高于1673K后,煤焦的碳转化率、气化反应速率峰值随温度的上升呈现下降的趋势;不同煤种,其气化反应性有很大的差异,大同煤的气化反应性要好于阜新煤和焦炭;不同条件下,煤焦的气化反应动力学参数具有很大的差异,焦炭的表观活化能和指前因子随渣煤比的增大而升高,阜新煤的表观活化能和指前因子随渣煤比的增加先降低、后升高.     

煤及煤焦孔隙结构的研究

本文用十种煤,比较了用CO_2和N_2测定的煤比表面积。认为用CO_2测定的比表面积更好地反映了煤的内表面积。探讨了煤和煤焦的孔隙结构与煤种、比气化速率和废水中除C_r~(6 )率的关系。     

烟煤与生物质秸秆共气化反应动力学研究

为研究煤与秸秆共气化过程的反应动力学规律,将不同比例的神府烟煤和小麦秸秆掺混并制焦,用热分析法对混合试样的热解协同作用及混合焦CO2气化的反应特性进行了考察,并采用Coats-Redfern方法对该过程进行了动力学解析.研究结果表明:烟煤与秸秆的热解温度相差较大;混合试样呈分段热解,其热解活化能与烟煤热解的活化能相近,秸秆的加入对烟煤的热解没有明显的促进或阻碍作用;焦样的CO2气化反应活性从高到低依次为秸秆焦、混合焦、烟煤焦;秸秆的加入使混合焦的活化能相比烟煤焦有较大降低,促进了混合焦的CO2气化反应的进行.