稻秆热解固体产物的性能

稻秆热解的目的是为了脱除氧元素,增加能量密度,并将热解的固体产物作为生物质气流床气化原料,从而提高气化合成气的热值。稻秆在管式电阻炉中以5℃/min和15℃/min的升温速率进行慢速热解,热解温度为200~800℃。利用自动量热仪和元素分析仪对热解后固体产物进行热值和元素分析。结果表明:同一热解温度下,升温速率越快,半焦的热值越高;碳元素的含量随着热解温度的升高逐渐增加,而氢和氧两种元素的含量随着热解温度的升高逐渐降低。同时,推导出热值与半焦中各元素含量的关系式。     

硝酸铁催化热解桉木制备半焦及其反应性研究

【目的】生物质热解可生成生物半焦及生物油,生物半焦可进一步气化生成高附加值的含氢的合成气,但生物半焦的反应性对气化反应有着重要的影响,研究Fe(NO_3)_3在热解过程中对桉木半焦反应性的影响对制备高反应性生物半焦有重要意义。【方法】通过浸渍法将桉木负载不同浓度的Fe(NO_3)_3溶液中,考察Fe~(3+)催化对热解半焦燃烧反应性的影响。【结果】Fe(NO_3)_3催化可明显提高桉木热解半焦的反应性,随着Fe(NO_3)_3浓度由0.17 mol·L~(-1)增加到0.35 mol·L~(-1),半焦的反应性由0.03 min~(-1)增加到0.06 min~(-1),其Laman散射峰强度增大,半焦结构的d_(002)间距由催化前的0.341 nm增至0.382 nm。热解温度由600℃升到800℃时,半焦的反应性下降。【结论】采用硝酸铁催化热解桉木粉可制备出高反应性桉木半焦,450℃下测定的半焦与O_2的燃烧反应活性增大,随着热解温度升高,桉木半焦的反应性下降。     

氧化钙对褐煤和无烟煤热解特性影响

为研究CaO对褐煤和无烟煤热解特性影响,采用实验室小型固定床反应器对锡林郭勒褐煤(X)和宁夏石嘴山无烟煤(SH),进行热解实验,研究了CaO对热解三相产物分布规律影响。实验结果表明:在500~600℃时,添加2%CaO后褐煤热解生成CO_2的产率小于未添加CaO煤样热解生成CO_2的产率,添加CaO与否对其他3种气体H_2,CH_4,CO产率影响不大;与未加入CaO的褐煤煤样相比,加入CaO的褐煤煤样在相应温度下热解气相产物产率小幅度降低,且随着热解温度的升高,加入CaO的褐煤煤样气相产物产率增加速率大于未加入CaO的褐煤煤样。褐煤脱挥发分主要在600℃之前的热解阶段,而对于无烟煤来说,CaO在中温热解阶段对挥发分的脱除具有促进作用。对于褐煤半焦来说,加入2%CaO一直作为灰分存在半焦中,且随着热解温度的升高,褐煤半焦在高温时反应活性较高,发生热缩聚反应,导致半焦中有机质含量降低,以上2种原因直接导致褐煤半焦灰分升高;对于无烟煤来说,灰分增加主要是由于CaO的加入。     

两种生物质热解半焦的性能

运用慢速热解方式对生物质颗粒进行预处理,半焦作为生物质气流床气化的原料,通过自动量热仪和元素分析仪对稻草和梧桐树叶热解后的半焦进行热值、元素分析。结果表明:不同生物质的半焦产率随热解温度的升高而降低;粒径大小对半焦热值、氧元素脱除影响不显著;挥发分在550℃时已经基本析出,氧元素脱除比较彻底。     

烟煤空气气化半焦的孔隙特性

利用氮气吸附的方法,测量了枣庄烟煤及其在常压流化床空气气氛下的气化半焦的比表面积、总孔体积、孔径等参数,研究结果表明:在空气气化过程中孔隙结构变得发达,比表面积、总孔体积明显增大,孔径明显减小,且随着温度的升高,半焦的比表面积,孔隙率也明显增大,平均孔径明显减小.并与氮气热解半焦进行对比,气化半焦的比表面积和总孔体积都明显的增大.     

煤焦催化气化中非均相反应动力学的研究

以神木煤焦为研究对象,在小型加压固定床上考察了不同气化剂(水蒸气、二氧化碳、氢气)、催化剂负载量、水蒸气分压、氢气分压和一氧化碳分压对碳转化率和气化反应速率的影响。结果表明,对于非均相的催化气化反应来说,反应速率顺序为C-H_2OC-CO_2C-H_2。H_2和CO不同程度地抑制煤焦水蒸气气化反应,CO的抑制作用明显大于H_2。在700℃,当添加5%的CO,碳转化率降低约50%。基于Langmuir-Hinshelwood(L-H)方程,结合随机孔模型,同时考虑催化剂负载量及气化产物分压的影响,建立了煤焦催化水蒸气气化动力学模型,模型预测反应速率常数与实验值误差在10%以内,说明建立的动力学模型可以较好地模拟煤焦的催化水蒸气气化反应过程。     

稻壳和稻草的热重-质谱分析及其反应动力学

采用热重-质谱(TG-MS)联用对比研究了氮气气氛中稻壳和稻草在升温速率分别为5,20℃/min时的热解行为,分析得到了稻壳和稻草热裂解过程产生的小分子气相产物(CO,CO_2,CH_4,H_2)随温度和升温速率变化的释放规律.结果表明:稻壳和稻草的热解过程可分为脱水干燥预热解阶段、挥发分析出快速热解阶段和残余物裂解炭化阶段;稻草热解总失重率约为75%,稻壳约为55%,而且稻草的热解特性指数高于稻壳;稻草热解释放生物质燃气主要成分(CO,CH_4,H_2)的离子流强度明显高于稻壳;用Coats-Redfern法计算生物质的热解动力学参数,表观活化能和挥发分初始析出温度均是稻草稻壳,这与实验结果吻合,表明相同条件下稻草的热解性能优于稻壳.     

快速热分解半焦水蒸汽气化反应性的研究

半焦与水蒸汽化反应是半焦气化反应中最有实用价值的反应。煤快速热解是近几十年发展起来的一种新的煤加工工艺。它与传统的慢速热解工艺相比具有粗苯、焦油产率高,半焦活性大等优点。大连工学院煤化工研究所对褐煤、油页岩的快速热分解曾进行过深入的研究,开创了辐射炉加热技术,使快速热分解工艺基本实现,并取得了一些有价值的研究成果。本文的工作是用热重分析法研究快速热分解半焦的气化特性──快焦与水蒸汽气化反应性。主要考察的因素为:煤的热解温度和气氛,煤中无机矿物质的催化作用对气化反应性的影响,确定动力学参数,为利用快焦气化…     

热解温度对东胜褐煤等温热解的影响

对东胜褐煤进行等温热解试验,分析热解温度对褐煤热解气的组成、产量和热值的影响,并利用FTIR对褐煤及其热解产物半焦的主要分子结构进行分析。结果表明,随着等温热解温度的升高,褐煤热解产物半焦中脂肪烃类结构及含氧官能团减少;热解气中CO和H2的含量逐渐增加,CO2的含量明显降低,CH4和CnHm的含量先增加后减少,热解气的产量和热值明显增加;当热解温度为700℃时可得到较高热值的热解气,此时φ(H2)高达39.5%。     

球团矿还原的动力学模型分析

基于还原炉控温还原实验,通过分析CO和H2还原球团矿过程中的反应速率模型,提出两种气体混合后还原球团矿的反应动力学模型,得到还原过程中阻力和反应速率随温度及还原度的变化规律,得出结论:CO还原球团矿时,内扩散阻力所占比例随着温度及还原度增加而变大;H2还原球团矿时,内扩散属于速率控制环节;混合气还原球团矿时,反应速率随温度升高而增大,温度低于500℃时,CO浓度增加,反应速率降低,而温度超过500℃后,反应速率则随着CO浓度的增加而增大;混合气反应速率模型的计算值与实验结果一致。