不同影响因素对煤焦气化特性的影响

为了消除内、外扩散对煤焦气化反应的影响,通过热重分析仪进行了3种煤焦的气化反应实验,气化剂为CO2.研究了焦样粒径大小、焦样质量和气化剂流量对气化反应的影响,最终确定消除内、外扩散时的实验条件.此外还研究了气化温度对煤焦气化过程的影响.根据实验结果选取了3种动力学模型进行拟合,选取最适合描述气化反应的模型.结果表明:煤焦粒径对气化反应没有影响;随着煤焦质量减少,煤焦气化活性增加,但煤焦质量降低至一定值后气化活性不再变化;随着CO2流量增加,煤焦气化活性增加,但CO2流量增加至一定值后气化活性不再变化.混合反应模型最适合描述煤焦的气化反应过程.     

一种褐煤热解煤焦的CO2气化反应特性

针对褐煤的热解-部分气化-残炭燃烧梯级利用工艺,以宁夏石沟驿褐煤为原料,采用水平管式炉在700℃～950℃温度范围内分别制备快速和慢速热解煤焦,考察了煤焦微晶结构和比表面积随制焦条件的变化.利用热重-质谱联用技术研究煤焦CO2气化反应特性,并采用不同评价指标对煤焦气化活性进行了表征.结果表明:气化温度每升高50℃,煤焦CO2气化反应速率增加50％以上;热解温度升高,虽然煤焦微晶结构的有序化程度加深,比表面积减小,但煤焦CO2气化反应活性主要受气化温度影响;快速热解煤焦的CO2气化反应活性高于慢速热解煤焦,二者的差异随着气化温度升高而增大;表征煤焦CO2气化活性的平均比气化速率和反应性指数存在线性关系.     

稀土基汽车尾气催化剂的研究Ⅰ:催化剂老化和SO_2添加对催化活性的影响

制备了低Pt、Rh担载量的稀土基催化剂体系 ,研究了贵金属担载量、催化剂高温老化、抗硫水热老化和SO2 对催化活性的影响。结果表明 :随着贵金属质量分数从 0 2 5 %降低到0 1% ,CO、碳氢化合物 (HC)和NO的起燃温度分别平均提高 2 0℃ ;随着m(Pt)∶m(Rh)从 5∶1提高到 9∶1,CO、HC和NO的起燃温度分别提高 17、2 0和 5 3℃ ;当在反应体系中添加SO2 ,随SO2 体积分数从 0 0 0 2 %增加到 0 0 1% ,CO和NO的起燃温度和完全转化温度分别平均提高2 0℃ ,而对于HC ,催化活性几乎保持不变 ;催化剂在水热含硫条件下连续老化 4 0 0h ,CO、NO和HC的起燃温度分别为 2 5 2、2 6 7和 30 3℃ ,仍具有良好的反应活性。表明该稀土基催化剂在一定条件下 ,能满足汽车实际工况的要求     

负载型Ru/γ-Al_2O_3催化剂上富氢气体中CO选择性氧化去除研究

实验研究了以浸渍法制备的负载型Ru/γ-Al2O3催化剂体系上富氢气体中CO选择性氧化性能,考察了各反应工艺条件包括催化剂中贵金属的担载量、反应原料气中O2/CO的比、CO2和H2O的存在等因素对Ru/γ-Al2O3催化剂上CO选择性氧化活性的影响,采用H2-TPR和XRD手段对催化剂进行检测。研究发现,钌担载量为1%Ru/Al2O3在170~190℃具有很好的CO选择性氧化活性。O2/CO比值升高,提高了CO转化率的同时存在着更多的氢气消耗,氢气的竞争氧化对CO的氧化反应起了一定的抑制作用,CO2的存在对催化剂的性能起着抑制作用,而水的存在对CO去除反应有促进作用。     

Au/Al_2O_3/Mn_2O_3催化剂的低温NO_x储存还原性能

采用球磨法制取了Au/Al_2O_3/Mn_2O_3催化剂,并对其进行了NO_x储存还原(NSR)性能研究。实验结果表明,Au担载量对该催化剂的低温NSR催化活性有很大的影响,随着Au担载量的增加,其NSR催化活性呈上升趋势:当Au担载量不高于1.0%(质量分数,下同)时,分散度高,与载体Al_2O_3、Mn_2O_3之间存在强的相互作用力,导致在150℃条件下Au的氧化物难以被还原成活性组分Au~0,所以没有活性;当Au担载量大于1.0%时,颗粒尺寸变大,与载体Al_2O_3、Mn_2O_3之间相互作用力变弱,使得Au的氧化物在150℃条件下较容易被还原成Au~0,所以活性得到显著提升。当Au担载量为2.0%时,NO_x转化率和N_2选择性分别能够达到49.6%和71.9%。     

Fe/γ-Al2O3催化剂上CO同时还原NO和SO2研究

研究了不同载体(γ - Al2O3 HZSM -5、TiO2、SiO2和MgO)负载Fe催化剂上CO还原NO反应及CO同时还原NO和SO2反应.结果表明,Fe/γ - Al2O3催化剂对CO与NO反应具有良好的催化活性,但随着反应时间的延长,催化剂很快失活;在CO和NO反应中加入SO2,可以明显改善Fe/γ-Al2O3催化剂对CO还原NO反应的活性稳定性;O2和H2O对催化剂活性的影响较大,CO2对催化剂的影响较小.XRD结果表明,FeS2是催化剂的活性中心,在CO与NO反应后,FeS2转变为催化惰性的Fe7S8而导致催化剂活性下降;在CO与NO及SO2反应体系中引入O2后,Fe/γ - Al2O3催化剂上的活性组分FeS2被氧化为Fe2O3,导致催化剂失活.     

稀土基汽车尾气催化剂的研究I：催化剂老化和SO2添加对催化活性的影响

制备了低Pt、Rh担载量的稀土基催化剂体系，研究了贵金属担载量、催化剂高温老化、抗硫水热老化和SO2对催化活性的影响。结果表明：随着贵金属质量分数从0．25％降低到0．1％，CO、碳氢化合物（HC）和NO的起燃温度分别平均提高20℃；随着m(Pt):m(Rh)从5：1提高到9：1，CO、HC和NO的起燃温度分别提高17：20和53℃；当在反应体系中添加SO2，随SO2体积分数从0．002％增加到0．01％，CO和NO的起燃温度和完全转化温度分别平均提高20℃，而对于HC，催化活性几乎保持不变；催化剂在水热含硫条件下连续老化400h，CO、NO和HC的起燃温度分别为252、267和303℃，仍具有良好的反应活性。表明该稀土基催化剂在一定条件下，能满足汽车实际工况的要求。     

贝壳CaO催化浑源煤焦气化的研究

研究了贝壳经过煅烧/碳酸化后作为催化剂对煤焦气化过程的催化效果。主要分析了贝壳粒径、煅烧时间、煅烧温度、碳酸化温度、循环次数等对催化剂催化性能的影响。主要结论为:较高的煅烧温度和较长的煅烧时间均会降低催化剂的催化性能,较高的碳酸化温度会使催化剂催化性能更好;随着煅烧/碳酸化次数增多,催化剂催化性能下降。由于活化能的求解过程需要经过两次数据转换,误差较大,而用反应速率常数能更为准确地反应出煤焦反应活性。     

煤焦与CO2及水蒸气气化特性研究进展

为了深入系统的研究煤焦与CO2及水蒸气的气化反应特性,综述了国内外对煤气化的主要影响因素、煤焦与CO2及水蒸气气化反应动力学、煤的结构特性在气化过程中的变化及CO2气化与水蒸气气化反应活性对比等方面的研究进展,并进行了总结。     

压力对煤焦CO_2气化反应动力学参数的影响

采用自制的加压固定床微分反应器对加压下(达到2.0 MPa)的煤焦CO2气化动力学进行了研究分析。研究了总压和CO2分压及煤种对煤焦CO2气化反应速率的影响,分析讨论了压力对n级速率方程和L-H速率方程应用于煤焦气化反应动力学的影响。研究结果表明:均相动力学模型更适合HLH褐煤焦CO2气化反应过程,而随机孔模型更适合SM烟煤焦CO2气化反应过程;总压一定时2种煤焦CO2气化反应速率随CO2分压增大而增大,CO2分压一定时,煤焦CO2气化反应速率随总压增大而减小;对于n级速率方程,CO2分压指数随总压增大而减小,对于L-H速率方程,速率常数k1随总压增大而减小,同时速率常数k3随总压增加而增大。为了便于预测加压下煤焦CO2气化速率,文中提出了一种简单实用的经验速率方程式。     

煤加压气化技术的研究开发

简要介绍了煤科总院北京煤化工研究分院在加压固定床气化—包括Φ650mm中试和Φ100mm小试技术,Φ100mm和Φ300mm加压流化床气化技术等方面的研究和开发情况,重点介绍了典型中国煤种在上述固定床和流化床气化炉试烧时的气化特性。指出做为国内唯一的固定床加压气化小试装置和少有的加压流化床气化小试装置,今后将在煤种气化特性评价、煤化工多联产规划等方面发挥积极作用,同时简要阐述了加压气化技术的发展前景。     

煤气化方法的比较及分析

分析比较了固定床、流化床、气流床3种气化方式中各典型工艺的工艺流程、优缺点及工业化应用。     

气流床粉煤加压气化制备合成气新技术

介绍了我国自主创新的气流床粉煤加压气化制备合成气新技术,给出了该技术在国内首套中试装置上的运行数据与工艺技术指标;运行结果表明,其合成气中有效气成分为89%￣93%,碳转化率≥98%,各项技术指标达到国际先进水平,具有广阔的应用前景。同时,介绍了目前在国际上尚未见报道的以CO2为粉煤输送介质进行气化反应的合成气成分。     

Oxygen-steam gasification of coals in a spouted bed

A bituminous and a sub-bituminous coal from Western Canada have been gasified in oxygen-steam and air-steam mixtures in a 0.30-m diameter, 50 kg coal/h continuous spouted bed reactor. Results are presented to show the effects of the blast composition and reactor temperature on gas heating value and carbon conversion. Operation in the ash agglomeration mode is illustrated, and the role of K₂CO₃ as catalyst explored. Results from a wide range of experimental gasification conditions are compared with predictions of an equilibrium model.     

CO2 gasification kinetics of two alberta coal chars

CO₂ gasification kinetics of chars from two Alberta coals (Obed Mountain, high volatile bituminous and Highvale, subbituminous) have been studied using a thermogravimetric analyzer (TGA) and a fixed bed reactor. Charification and gasification reactions were performed sequentially in both the TGA instrument and in the fixed bed reactor to simulate real gasifier operating conditions. TGA and fixed bed data were processed numerically to evaluate the kinetic rate of CO₂ gasification of the chars. Calculated gasification kinetics could be correlated using both the volume reaction and the grain models. Activation energies of the kinetic rate constants were near 200 kJ/mol for both Highvale and Obed Mountain coal chars using the TGA data. The activation energies calculated for the Obed Mountain coal char using the fixed bed reactor were about 250 kJ/mol. For all the cases studied the calculated activation energies were nearly the same for both the volume and grain reaction models.     

煤炭地下气化炉联合气化技术研究

针对中国煤炭地下气化炉形式单一、产量较低的现状，介绍了地下气化炉联合布置的各种形式，为地下气化规模化和产业化提出了一条新的思路。     

煤气化技术现状、发展及产业化应用

介绍了几种主要煤气化技术的发展情况及在我国的应用现状,评述了各煤气化技术的优缺点,认为加压固定床煤气化技术成熟,更适于大型化、多联产的煤制天然气装置;流化床气化技术有待发展;而具有自主知识产权的气流床气化技术将有广阔的发展空间。     

以褐煤为原料气化工艺优化建议

提出鲁奇与流化床联合气化的方式,解决鲁奇气化使用低阶褐煤时煤粉过剩和污水量大的问题,并提出了完善流化床气化技术的建议。     

常压固定床气化装置技术升级的方向和形势

提升固定床煤气炉技术层次和应用价值的途径:一是采用连续气化工艺,提高单位产能,提高原料转化利用率,优化煤气质量,开发多元化气化剂生产专用工艺气体;二是提高气化装置的自动化水平,提高生产运行的稳定性、经济性、安全性和环保性。     

流化床气化技术在我国的应用现状及发展前景

从1954年第一台工业流化床投产以来,循环流化床得到了广泛的应用和快速的发展。近年来,使用循环流化床做气化炉的工艺得到了迅速发展,使燃烧效率、碳转换率等得到了较明显的提高。综述了现行的几大流化床气化技术,分析其各自的特点,对各炉型的操作条件和产业化应用情况等加以说明。最后,对流化床气化炉以后的发展提出了相关建议。