高钠煤化学链燃烧特性及煤焦气化反应动力学研究

采用连续提取法对新疆准东高钠煤进行萃取处理，制备含有不同存在形式钠元素的准东煤样品，在小型流化床上考察了水溶性钠、醋酸铵溶性钠和稀盐酸溶性钠对于准东煤化学链燃烧特性的影响。结果表明，去除水溶性钠后准东煤化学链燃烧产物中含碳气体相对浓度显著提高，相同时刻碳转化率明显提高。而经过醋酸铵和稀盐酸处理后的准东煤相比未处理的准东煤，其化学链燃烧反应性能显著降低。对四种不同处理程度准东煤焦的等温气化反应进行动力学分析表明，WW-ZDJ与水蒸气的气化反应的活化能最小，HAW-ZDJ的气化反应活化能最大。水溶性钠对于准东煤化学链燃烧过程具有抑制作用，而醋酸铵和稀盐酸溶性的钠在准东煤的化学链燃烧过程中促进作用显著。     

煤焦与水蒸气及二氧化碳的气化反应动力学

本文应用恒速升温热重法对6种中国煤焦与二氧化碳和水蒸气的气化反应进行研究。采用下面二个动力学方程来求算气化反应动力学参数。计算机处理实验数据结果表明n=1的相关系数及计算值与实验结果的一致性都比n≠1的好。 K_2CO_3用作催化剂能明显加速义马长焰煤焦与二氧化碳和水蒸气气化反应速率,可预测K_2CO_3对其他5种中国煤焦亦有较明显的催化气化能力。     

碳-水蒸气气化反应新机理探讨

通过对碳-水蒸气气化反应特性分析,提出了全新的基于·OH自由基氧化性的碳-水蒸气气化反应机理,认为碳-水蒸气气化反应是各种复杂因素共同作用的结果,反应体系中·OH自由基的浓度是决定反应速率的关键因素;碳-水蒸气的气化反应速率取决于水的解离度,水的解离度大,产生·OH自由基增多,碳-水蒸气气化反应速率加快;催化剂对碳-水蒸气气化反应的催化作用也是因为碱金属能够降低水分子的解离活化能,有利于断键形成·OH自由基,从而降低了碳-水蒸气气化反应的初始温度,提高了碳-水蒸气气化反应的速率。碳-水蒸气气化反应的新机理的提出,能够合理描述碳-水蒸气气化反应过程,如何确立反应体系中·OH自由基的数目与气化反应速率的关联耦合机制将是今后研究的重点。     

部分气化焦的水蒸气气化动力学

分析了部分气化焦的再气化动力学行为,详细描述了煤在气化过程中的阶段气化特性,重点考察了实验焦气化率、温度、煤种对各煤焦再气化动力学参数及阶段气化特性的影响.结果表明：随着实验焦气化率的改变,实验焦在水蒸气气氛下的动力学参数也会发生相应的变化;煤种与温度不但是影响煤气化速率的主要因素,同时也是影响煤气化阶段特性的重要因素.     

不同反应器中氧化反应与水蒸气气化反应协同作用差异性

在?80mm×3000mm气流床和?40mm×200mm流化床中进行了O₂、H₂O、H₂O+O₂气氛下800℃胜利褐煤气化实验，同时在流化床中进行了O₂、H₂O、H₂O+O₂气氛下半焦原位气化实验和H₂O气氛下半焦完全气化实验。比较了2种反应器中氧化反应与水蒸气气化反应协同作用的大小（强弱）；结合实验条件利用缩核模型分别推导了2种反应器中协同作用影响下水蒸气气化反应速率方程；同时，从传质（扩散）速率、动力学、半焦-挥发分相互作用3方面探讨了2种反应器中协同作用存在显著差异的原因。结果发现，气流床中H₂O+O₂气氛下褐煤转化率明显大于H₂O和O₂单独气氛下褐煤转化率之和，其差值稳定在2.11%～4.01%，而在流化床中差值仅为0～0.75%，相对流化床，气流床中协同作用更明显。这是由于，在流化床中水蒸气向炭粒表面扩散的传质速率约为气流床的11%～25%，水蒸气气化过程受气膜扩散控制，炭粒表面水蒸气全部参与气化反应，炭粒表面无“多余”水分子，氧气开孔/扩孔作用提供的活性位“闲置”，而气流床中气化反应为速控步，炭粒表面有“富裕”水分子，可充分利用氧气开孔/扩孔作用提供的活性位，促进作用显著；挥发分-半焦相互作用不是流化床反应器中协同作用不显著的原因。     

石灰石在煤的水蒸气气化过程中固疏作用的研究

本文通过ＥＭＰＡ，ＳＥＭ对四种石灰石在煤气化（水蒸气＋Ｎ２）过程中固硫能力的对比，系统研究了石灰石组成，结构，分解温度及Ｃａ／Ｓ比，添加物对石灰石固流特性的影响，结果表明：石灰石分解温度是所研究煤气化过程中影响石灰石固硫量的主要因素；石灰石粒度为１８０－２００目时，Ｃａ／Ｓ比在１．０－１．５范围内固硫效果最好。     

煤的水蒸气等离子体气化研究现状和前景

煤炭气化是实现煤炭洁净利用的一条有效途径 .在简要介绍常规煤炭气化技术之优缺点和等离子体技术之特征的基础上 ,评述了国内外煤炭等离子体气化技术的现状和进展 ,指出煤的水蒸气等离子体气化技术可望成为由煤制取优质合成气的一个新途径     

微型流化床中生物质半焦水蒸气气化反应特性及动力学研究

利用微型流化床反应分析仪考察了1123~1223 K及10%~40%蒸汽分压(SP)条件下生物质半焦-水蒸气气化的反应特性并计算动力学。结果表明：升高温度和SP有利于缩短反应时间,提高产物(H₂、CO和CO₂)生成率及总C转化率。低温(1123 K)下,反应受SP影响较大,以H₂最为明显,增幅达1.97倍;在1223 K、SP≥20%条件下,因受活性位点制约,SP对反应影响较小。随温度升高,CO/CO₂体积产率比呈现出先减小后增大趋势;在1123 K和1173 K下,随SP升高,CO/CO₂的体积产率比值降低;在1223 K下,该值维持在1.25左右。采用缩核模型求取不同SP下总碳转化活化能(E_a)在71.29~76.78 kJ/mol范围内,H₂、CO₂和CO的生成活化能分别在95.44~101.82、83.56~89.35和70.41~74.86 kJ/mol之间。测试结果弥补了现有分析仪难以测定气化过程中气体产物生成特性和动力学的局限性。     

碱金属对褐煤气化反应性的影响

以水蒸气作为气化剂,采用热重方法,在900 ℃～1 000 ℃条件下,研究了脱碱金属煤外加不同浓度NaCl和NaAc 900 ℃快速热解的褐煤焦的水蒸气气化反应性,研究结果表明:外加碱金属的形态及温度对其在气化反应中的催化作用有较大的影响,且外加的碱金属均能够降低气化反应过程的活化能,NaAc具有显著的催化作用,并且随着温度的升高而增强;NaCl的催化作用较弱,因此对高NaCl含量煤可进行洗涤,改善气化过程的操作性.     

滴管炉内不同煤阶煤焦水蒸气气化反应特性

在滴管炉内对煤焦与水蒸气气化反应进行了实验研究,考察了煤阶、气化温度、水蒸气与进料煤焦质量比(气焦比)对气化气体产物释放特性以及煤焦转化率的影响。实验温度为1100、1200、1300和1400℃,气焦比分别为0.4:1、0.6:1和1:1。研究发现:滴管炉内不同煤焦的水蒸气气化气体产物以H2含量最高,CH4含量最低。不同煤阶热解焦、气化温度以及气焦比的变化影响滴管炉内水蒸气气化产物气体组成和转化率的高低。随气化温度的升高,神府煤焦和北宿煤焦气化气体产物中H2和CO产率不断增大,H2/CO的比值则逐渐减小,碳转化率有不断增加的趋势。在气化温度大于1200℃的条件下,当气焦比从0.4:1增至0.6:1,神府煤焦和北宿煤焦的碳转化率变化幅度不大(5%以内);当气焦比从0.6:1增至1:1,北宿煤焦的碳转化率略微降低,而神府煤焦的碳转化率增幅则在15%以上。     

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.     

煤热解与水蒸气气化中NH3的生成规律探讨

研究了吡啶在常压平推流管式反应器中于 65 0℃～ 1 30 0℃范围内的热分解和水蒸气气化 ,重点考查了温度、停留时间以及 H2 O/N(摩尔比 )对其中 N在热解与气化过程中转化形成NH3 的影响 ,初步探讨了 NH3 生成的机理 .实验结果表明 :吡啶在热解过程中存在一个最佳反应温度 ,而在水蒸气气化条件下生成的 NH3 则随温度的升高而增大 ;吡啶在管内的停留时间越长 ,热解气化生成的 NH3 量越大 ;在水蒸气气化过程中 ,H2 O/N存在一个最佳比 .     

煤气化反应动力学实验研究方法进展

总结和概括了煤气化反应动力学研究中所使用的方法,对煤气化反应动力学研究中最常用的方法、工作原理及其优点和不足之处进行了详细的叙述,为研究者在进行煤气化反应动力学研究过程中实验方法的选取和实验装置的设计提供指导.     

煤炭地下催化气化工艺的研究

提出煤炭地下催化气化新工艺的概念,研究利用高压雾状催化剂-水蒸气带入装置并以钙基化合物为催化剂进行煤炭地下催化气化.在小型模拟地下气化炉中,以大雁褐煤为煤样,选用氢氧化钙水溶液(质量分数为5%,10%,15%)为催化剂进行纯氧气化.结果表明,添加氢氧化钙水溶液气化后的煤气与不加催化剂、添加10%CaCO3气化后的煤气相比,煤气中甲烷组分可以达到7.58%,煤气热值提高到5.43MJ/m3～7.87MJ/m3,产气率提高28%～69%,且可以稳定产气.催化剂组成(质量浓度)以添加Ca(OH)2为10%～15%之间进行气化效果最佳,为提高煤炭地下气化的稳定性开辟了一条全新的路径.     

煤(焦)气化反应活性评价研究进展

气化反应活性是各种气化技术选择原料时都要考虑的性质指标,其测定和表征对煤炭资源的合理利用、气化技术的选择以及生产工艺的优化具有指导性意义.详细介绍了目前测定、表征煤(焦)气化反应活性的方法,分析、比较了各种表征方法和指标的优缺点和适用范围,结合煤气化技术的现状和发展趋势,提出了进一步完善煤(焦)气化活性评价方法的途径.     

热解条件对煤焦结构及气化反应活性的影响

在不同热解条件下制得5种煤焦,考察了热解温度、升温速率对煤焦结构性质及CO2气化反应活性的影响.其中4组煤焦由神木煤和华亭煤在1 100℃和1 500℃常压沉降炉中快速热解制得,还有1组煤焦在固定床中以10℃/min加热到900℃,并停留30 min得到.慢速热解煤焦孔隙结构不发达,BET比表面积仅为1.58 m2/g,而快速热解煤焦存在大量的微孔和中孔结构,得到的比表面积要大得多,但随热解温度的增大而减小.煤焦与CO2在0.1 MPa和3.1 MPa系统压力下的反应速率均随热解终温的升高而减小,但与慢速热解煤焦的结构性质无法直接关联.热解温度对煤焦炭微观结构及矿物质催化性能的影响导致了反应活性的下降.     

热解条件对煤焦气化活性影响的研究进展

简述了原煤性质与温度、压力和热解气氛等热解条件对煤焦结构和气化反应活性的影响;参考该领域的国内外研究成果,分析了热解条件影响煤焦气化反应活性的机理.由于实验设备和研究方法的差异,对温度和压力等热解条件对煤焦气化反应活性影响的评价不尽相同,但总体来讲,热解终温越高、停留时间越长、升温速率越快、热解压力越大,煤焦的气化反应活性越低;热解过程中,原煤性质的差异也会影响煤焦的结构和气化反应活性.煤焦的石墨化应该是导致煤焦气化反应活性下降的主要原因,因此,热解条件的改变,特别是温度和压力的改变对煤焦石墨化进程的影响值得进一步研究.     

灰渣对煤炭地下气化催化效果的初步研究

在煤炭地下气化过程中,为了研究灰渣对煤炭地下气化反应的催化作用和效应,利用实验室小型单管实验,说明了灰渣中的金属氧化物尤其是钙盐对煤炭地下气化中的氧气-水蒸气气化和甲烷化反应具有催化效应,碳的转化率、煤气热值及产气量随着温度(800 ℃～1 200 ℃)及灰渣添加量(15%～30%)的增加而明显提高.利用上述实验数据及钙盐的催化活性理论提出了以钙盐作为催化剂进行煤炭地下催化气化的设想.     

煤气废水亚硝化型硝化的研究

含高浓度氨氮的煤气废水，因碳源不足影响脱氮效果，为此，研究亚硝化型硝化的可能性和可行性，结果表明，影响硝化类型的主要制约因素是游离氨，通过ＰＨ调节来控制游离氨可获得稳定的亚硝化型硝化。     

煤温和气化动力学研究

用程序升温热重法对煤温和气化特性及反应动力学进行了研究． 结果表明： 原煤裂解以热裂解为主, 在添加氧化钙温和气化条件下, 与不添加氧化钙相比, 煤裂解活化能下降３４．５％ , 裂解温度下降约６０℃． 低温区与高温区的表观活化能与指前因子对数呈现良好的线性关系． 添加氧化铁的ＤＴＧ峰值比添加氧化钙的略高, 对应的峰值略低, 同样添加氧化铁后的表观活化能计算也表明, 在３００℃～６００℃区间内氧化铁的催化作用比氧化钙略显著．