CaO对神木烟煤煤焦-CO_2催化气化反应性及动力学影响研究

在常压、850℃-1 000℃气化温度、固定床上,研究了催化剂CaO含量对神木烟煤煤焦-CO2气化反应的影响,通过改进随机核化模型来计算煤焦气化动力学参数。实验表明:CaO的存在对煤焦-CO2气化反应有明显的催化作用。在850℃-950℃气化温度下,CaO质量分数在15%左右催化效果最好;在1 000℃气化温度下,CaO质量分数在20%左右催化效果最好;添加了催化剂的煤焦样品,指前因子和活化能之间存在一定的补偿效应。     

Fe/赤泥催化水蒸气气化煤焦的反应性与微结构特性

利用固定床反应器和自制Fe/赤泥（RM）、RM催化剂,进行了900℃煤焦/催化剂不同质量比的水蒸气气化实验,并采用原位红外（FTIR）、物理吸附仪（BET）、拉曼光谱（Raman）等测试手段,分析了催化气化过程中不同阶段煤焦的气化反应性、表面官能团、孔隙结构和碳微晶结构的演变规律。结果表明,Fe1/RM2催化剂可显著提高煤焦-水蒸气的气化反应性。在Fe1/RM2/煤焦-水蒸气反应过程中,煤焦表面形成-CH₂、-COOH、酚羟基等活性官能团并与Fe1/RM2活性组分相互作用,形成新的小分子基团或化合物;煤焦的比表面积先增大后减小（6.98～323.22m²/g）,平均孔径呈现相反的变化趋势（2.91～11.25nm）;碳有序化程度先降低后提高,碳转化率为36%煤焦中无定形碳的相对含量最高（0.371）。在煤焦-Fe1/RM2-水蒸气反应初期（X_C<36%）,煤焦表面活性基团增多、比表面积增大、有序化程度降低,综合提高了煤焦-水蒸气气化反应性;降低36%≤X_C≤62%阶段的碳有序化程度,对煤焦气化反应性的提高具有显著意义。     

煤焦水蒸气与CO_2共气化技术研究进展及应用展望

简述了煤焦水蒸气与CO2共气化技术的优势和应用现状,综述了国内外该技术的最新理论研究进展,分析了其发展的技术瓶颈和亟待解决的原理性问题,并对该技术可能的应用前景及领域进行了展望。     

NaOH和Na2CO3对磷渣水化过程的影响

采用NaOH和Na2CO3作为磷渣的激发剂。通过测定磷渣的凝结时间、化学结合水和反应率,研究碱激发剂对磷渣水化程度的影响。利用X射线衍射和扫描电镜分析,研究碱激发磷渣水化产物的物相组成和微观形貌。结果表明,这两种碱激发剂均能加快磷渣的水化速率,其中NaOH对磷渣的激发效果明显优于Na2CO3。NaOH和Na2CO3对磷渣水化过程的影响主要表现为促进磷渣玻璃体溶解,生成更多的C-S-H(B)和托贝莫来石,从而形成致密的结构。     

微观结构对煤焦气化反应性的影响

对代表煤焦气化反应性的气化速率随转化率变化的各种形式进行总结,分析了造成各种变化形式的原因。气化速率与反应表面积（RSA）相关联,即单位RSA的气化速率不随转化率而变化。当转化率高于90％时,单位RSA的气化速率随转化率升高而下降,这归因于煤焦炭结构的变化。不同煤焦气化反应性的差异源于微晶尺寸的不同,但同一煤焦的气化反应性随转化率不断降低的本质原因是炭结构有序化程度提高。     

典型高灰熔融性煤焦水蒸气气化特性研究

为解决我国高灰熔融性煤的利用难题,采用等温热重法,研究了典型贵州高灰熔融性煤焦在不同气化温度及不同水蒸气含量下的气化特性,并采用混合反应模型对试验数据进行处理,求取动力学参数。结果表明,在不同水蒸气含量下,随着气化反应温度的升高,典型贵州煤焦的反应性提高,气化反应速率的峰值增大,气化反应时间缩短;气化剂中水蒸气含量越多,煤焦反应性越好,气化反应速率的峰值越大,但当水蒸气含量大于30%后差别不明显;典型贵州煤焦与水蒸气反应的反应级数为0.912 9~1.620 9,活化能为149.34~165.12 k J/mol。     

秸秆灰对煤焦气化反应性的影响研究

通过热红外技术研究了秸秆灰对煤焦气化反应性的影响.结果表明,在实验条件下,添加秸秆灰煤焦达到最大气化反应速率所需时间缩短了近10min,完成气化反应所需时间缩短了近17min;同时秸秆灰对煤焦气化反应性的影响与秸秆灰添加量密切相关,添加量为30%时效果最佳.红外光谱分析结果表明,秸秆灰的加入,对煤焦表面的官能团结构产生重要影响.秸秆灰对煤焦气化反应性的影响是通过改善煤焦的表面物理化学性质实现的.     

秸秆灰对煤焦气化反应性的影响

钾、钙对煤焦气化反应性具有重要影响,秸秆灰中含有丰富的钾、钙。以神木煤为制焦原料,通过STA409PC同步热分析仪研究了秸秆灰对煤焦气化反应性的影响,并通过测定煤焦的碘吸附值对其比表面积及孔隙结构进行了分析。结果表明：煤与玉米秸秆共焦化所得煤焦的气化反应性明显优于单独煤焦,且与玉米秸秆的添加比例有关;采用脱灰玉米秸秆与煤共焦化所得煤焦的气化反应性与单纯煤焦相近;将与玉米秸秆等效的秸秆灰添加到煤焦中,煤焦的气化效果明显优于等效玉米秸秆与煤共焦化所得煤焦。煤焦碘吸附值测定结果表明,脱灰秸秆与煤共焦化所得煤焦的碘吸附值最大,单纯煤焦的碘吸附值最小,说明玉米秸秆及秸秆灰对煤焦的比表面积及孔隙结构具有重要的影响,与煤焦的气化反应性评价结果基本一致。     

B2O3改性Na2CO3催化剂用于甲醇脱氢制无水甲醛

以B₂O₃为助催化剂,采用研磨混合法改性Na₂CO₃催化剂,在固定床反应器中催化甲醇脱氢制备无水甲醛,考察催化剂的组成和反应条件等对催化反应的影响,采用XRD、TG-DTG、N₂吸附-脱附、SEM和CO₂-TPD等对催化剂进行表征。结果表明,以B₂O₃为助催化剂采用机械研磨混合法改性的Na₂CO₃催化剂,增加了催化剂的比表面积,在(10～30) nm增加了大量的孔道,平均孔径达18.44 nm,比表面积为1.65 m²·g^-1,且B₂O₃分布均匀,改性后的催化剂碱性降低,在催化甲醇脱氢制备无水甲醛的反应中,催化活性明显高于Na₂CO₃催化剂,表明B₂O₃改性Na₂CO₃催化剂能提高甲醇转化率和甲醛选择性。在B₂O₃/Na₂CO₃催化剂中B₂O₃质量分数为30%、甲醇进料质量分数为26%、反应温度为650 ℃和甲醇重时空速为2.94 h^-1条件下,甲醇转化率达59.97%,甲醛选择性达83.28%。     

脱矿物质对铁镍催化煤焦—CO2气化反应性的影响

在先锋褐煤的原煤、脱矿物质煤中掺加一定量的金属Fe、Ni、Ca的硝酸盐,在固定床管式碳化炉上,600℃制焦。XRD技术测试了煤焦中金属元素的存在形态,程序升温法测定了上述煤焦的CO_2气化反应活性。结果表明,Si对Fe催化煤焦—CO_2气化反应没有影响,而Ca对Fe、Ni的催化行为有促进作用,原因在于Ca元素有助于Fe物种的还原和Ni物种在煤焦表面的分散,而Si元素以SiO_2的形式分散在煤焦中,未与Fe形成不溶体,因而不影响Fe的催化作用。     

添加剂对煤焦催化气化特性的影响

在自行搭建的热重分析仪上进行恒温下煤焦的催化气化实验。通过添加剂对催化剂进行预处理,可能使得催化剂有着更好的催化效果。研究了氨水和冰乙酸两种添加剂催焦样催化气化的影响,催化剂分别为CaO和Fe(NO_3)_3。分别在780、810、850、900℃进行了气化实验。研究结果表明:两种添加剂对原煤焦的气化过程影响很小;对于CaO的催化气化,氨水能起到促进气化过程的作用,冰乙酸使得催化气化反应性降低;对于Fe(NO_3)_3的催化气化,冰乙酸能促进催化气化过程,氨水则使得催化气化反应性降低。     

神木煤焦与流化床气化带出细粉的CO2气化特性

为了研究煤焦与流化床气化带出细粉的CO_2气化特性,采用热重分析仪考察了不同气化温度和CO_2分压对神木煤焦与细粉气化行为的影响。结果表明,固定CO_2分压提高气化温度或固定气化温度提高CO_2分压都能加快神木煤焦和细粉气化反应的进行,缩短达到一定碳转化率所需时间;神木煤焦和细粉的反应速率随碳转化率的增大均先快速增大到最大值,而后缓慢降低;神木煤焦和细粉的CO_2气化反应活化能均随碳转化率的升高而增大,在相同的碳转化率下,神木煤细粉的反应活化能大于神木煤焦。与神木煤焦相比,神木煤细粉的CO_2气化反应活性较低。     

K2CO3-水蒸气催化活化制备兰炭基活性炭的实验研究

选取粒度小于6mm的低价值兰炭末,以K₂CO₃为催化剂,采用溶液浸渍-水蒸气高温活化技术制备兰炭基活性炭,通过计算收率,碘吸附和亚甲基蓝吸附实验,低温N₂等温吸附/脱附实验以及扫描电子显微镜(SEM)表征活性炭孔结构特征,重点考察了催化剂溶液浓度、催化活化温度对孔隙结构的影响。研究表明,相比于常规水蒸气高温活化,K₂CO₃催化作用能缩短活化时间,活化30min已经十分充分。随着活化温度的上升和催化剂浓度的增加,亚甲基蓝吸附值先增大后减小,碘吸附值持续降低。当催化剂浓度为0.6mol·L^-1,亚甲基蓝吸附值最高,为234.12mg·g^-1。催化活化过程的最佳温度是500℃,此时兰炭基活性炭比表面积和孔容积分别为579.32m²·g^-1和0.309cm³·g^-1,材料中孔和微孔均较为发达。用扫描电镜观察了催化活化制备的兰炭基活性炭的表面形貌,其已经没有...     

低灰熔点无烟煤煤焦与CO_2催化气化特性研究

利用碱金属碳酸盐作催化剂,对低灰熔点无烟煤煤焦与CO2的催化气化反应活性进行研究.结果表明,反应活性主要受温度、催化剂种类及担载量的影响,催化活性顺序为:K2CO3Na2CO3Li2CO3,煤焦的反应活性随着催化剂担载量的增加而提高;在反应过程中,催化剂与煤焦中的物质会发生一定程度的反应,生成不溶性盐;煤焦的比表面积会随着催化剂担载量的增大而减小,但催化活性反而增强,其主要受到催化剂提供的反应活性中心的影响.     

煤焦加压水蒸气催化气化反应特性及甲烷释放规律研究

以内蒙褐煤焦为研究对象,K_2CO_3为催化剂,在小型加压固定床上考察了反应温度、操作压力和水碳比对煤焦水蒸气气化反应过程中碳转化率、反应速率和甲烷浓度及其累计流量的影响。结果表明,随着反应温度的增加,碳转化率和反应速率显著增加,甲烷浓度及其累计流量也增加,表明甲烷化反应在600⁷00℃内仍受动力学控制。操作压力的提高,碳转化率和反应速率呈先增加后减小的变化趋势,而甲烷的浓度逐渐增加,其累计流量由常压下的2.4 mL逐渐增加至3.5 MPa下的43.2 mL。随着水碳比的增加,碳转化率和反应速率大幅增加,但是甲烷的浓度逐渐降低,甲烷的累计流量受反应速率和反应平衡的共同影响,呈先增加后减小的趋势。     

煤焦加压水蒸气催化气化反应特性及甲烷释放规律研究

以内蒙褐煤焦为研究对象,K_2CO_3为催化剂,在小型加压固定床上考察了反应温度、操作压力和水碳比对煤焦水蒸气气化反应过程中碳转化率、反应速率和甲烷浓度及其累计流量的影响。结果表明,随着反应温度的增加,碳转化率和反应速率显著增加,甲烷浓度及其累计流量也增加,表明甲烷化反应在600~700℃内仍受动力学控制。操作压力的提高,碳转化率和反应速率呈先增加后减小的变化趋势,而甲烷的浓度逐渐增加,其累计流量由常压下的2.4 mL逐渐增加至3.5 MPa下的43.2 mL。随着水碳比的增加,碳转化率和反应速率大幅增加,但是甲烷的浓度逐渐降低,甲烷的累计流量受反应速率和反应平衡的共同影响,呈先增加后减小的趋势。     

高温煤焦/CO2气化反应的动力学研究

对煤气化随机孔模型的动力学控制区的假设进行了改进,建立了高温煤焦/CO2气化反应碳转化率(X)与反应时间(t)的修正随机孔模型:X=1-exp[-kt(a+bkt+k2t2)],并在950℃～1 400℃气化温度范围内,用修正随机孔模型模拟淮南慢速热解煤焦和淮南快速热解煤焦/CO2气化反应,所得表观活化能范围分别为121.99kJ/mol～153.75kJ/mol和88.57kJ/mol～121.39kJ/mol.结果表明,修正随机孔模型的拟合效果优于随机孔模型和收缩未反应芯模型的拟合效果,能很好地体现煤焦气化反应的动力学特征,且该模型适用于不同煤焦的气化反应模拟.     

贵州老矿煤焦加压CO2气化反应动力学研究

为解析我国高灰熔融性煤的气化特性及动力学,采用Cahn Thermax 500加压热重分析仪,研究了1种典型贵州高灰熔融性煤焦在加压下与CO2气化反应的特性及动力学,采用混合反应模型对实验数据进行处理,求取动力学参数.实验结果表明:气化温度越高,煤焦的反应速率越快;在0.5～3MPa压力范围内,气化压力越高,煤焦的反应...     

高温下兖州煤焦/CO2气化反应性

在常压、温度为950 ℃～1 400 ℃范围内,以二氧化碳为气化剂,用等温热重法研究了我国兖州煤的高温气化反应性.主要考察了反应温度、热解终温和热解速率对兖州煤焦高温反应性的影响,并把兖州煤焦的高温反应性和神府煤焦的高温反应性作了比较.结果表明:随气化温度的提高,兖州煤焦反应性的总体趋势增强;快速热解焦的反应性优于慢速热解焦;热解温度对兖州煤焦反应性的影响甚微;在低温段,兖州煤焦的反应性比神府煤焦略差,但在高温段,兖州煤焦的反应性与神府煤相近.     

UV/Na2CO5降解水中咪唑类离子液体影响因素的研究

采用UV/Na₂CO₅技术去除水中24种咪唑类离子液体,探究了过碳酸钠(Na₂CO₅)浓度、不同初始pH、无机离子种类、腐殖酸(HA)浓度和不同真实水体等对降解的影响,并通过自由基淬灭实验推断了反应体系中起作用的自由基。实验结果表明,24种咪唑类离子液体的光降解均符合假一级动力学,但光降解速率常数与其自身结构性质未呈现明显相关性。离子液体的光降解速率随着Na₂CO₅浓度的升高而增加,当Na₂CO₅与1-辛基-3甲基咪唑溴盐(IL-5)的摩尔浓度比为10:1时,IL-5在5 min之内几乎可以100%被降解。反应体系的pH对IL-5的降解有重要影响,当pH=8时,IL-5的降解速率常数最高,为0.011 4 s^-1。Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺和Cl^-对IL-5的光降解无影响,SO...