高温下煤焦气化反应特性(Ⅰ)灰分熔融对煤焦气化反应的影响

在900～1500℃灰分的熔融温度范围内和常压下,研究了煤焦与二氧化碳的气化反应。实验研究发现,活化能随气化过程而变化,除反应初期外,气化反应严重受内扩散过程的影响。高温下的煤焦气化存在一个特性温度,在该温度下,反应中、后期气化速率显著降低,其影响范围在特性温度上下约200～300℃。特性温度与煤种及灰分性质等因素有关,一般低于其相应灰分的软化点温度。     

高温下煤焦气化反应特性(Ⅱ)细孔构造对煤焦气化反应的影响

在常压下,1000～1500℃温度范围内,测定了大同等地的3种煤焦的孔构造和煤焦与二氧化碳的气化反应速率;研究了反应过程中,煤焦的孔结构和内表面积的变化及它们与气化速率间的关系。结果表明,高温下煤焦气化反应在细孔内表面上进行,细孔对气化反应速率起主要作用。     

CaO及灰分对煤焦CO2气化特性的影响

煤气化是煤炭清洁利用的有效技术之一.通过添加催化剂可以提高气化反应活性.在自行搭建的热重实验台上研究了CaO作为催化剂对原煤热解过程的影响.此外还通过脱灰法研究了煤中灰分对气化过程的影响.结果表明:CaO对煤焦热解过程有影响,热解前添加催化剂所得焦样比热解后添加的气化反应活性更高;煤中灰分对气化过程有影响,不同煤种灰分的影响有区别.     

高温下灰熔融对神府煤焦反应活性的影响

采用慢速和快速两种升温速率,在热解温度为950℃～1500℃范围内制得各种神府煤焦,通过酸洗脱灰处理制得相应的脱灰焦,并采用扫描电镜对原煤焦及其脱灰焦表面灰熔融状况进行观察,结果发现：慢速和快速两种热解条件下,随热解温度提高,灰的熔融状况不同;对原焦样酸洗脱灰处理只能除去表面的部分矿物质;同时,采用等温热重分析法,在反应温度为950℃～1400℃条件下,分别考察了灰未熔融热解煤焦（RP950和SP950）和灰熔融热解煤焦（SP1400和RP1400）脱灰前后的CO2气化反应性．对于灰未熔融热解煤焦脱灰后,其反应活性变化不大,在低反应温时略有下降,而在高反应温度时略有增加．对于灰熔融热解煤焦脱灰后,在整个反应温度范围内,反应活性明显增加,增加的程度取决于反应温度．灰熔融和未熔融热解煤焦及其脱灰焦的气化反应过程都是从低温的化学控制转变到高温的扩散控制．     

煤焦水蒸气气化特性及动力学研究

运用等温热重法，对三种不同的煤焦，在反应温度900℃～1200℃之间进行水蒸气气化实验。分别考察了常压下反应温度、水蒸气分压和煤种对反应的影响；并且对不同煤焦的反应进行动力学计算，求取动力学参数，研究发现，煤焦水蒸气的反应与煤焦—CO2的反应相比速率要快得多，并且随反应温度升高，反应速率急剧增大。     

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.     

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。     

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。     

高温煤焦气化反应的Langmuir-Hinshelwood动力学模型

应用基于吸附和脱附原理的Langmuir-Hinshelwood （L-H） 动力学模型来描述煤焦在H₂O和CO₂混合气氛下的气化反应时,存在单独活性位和相同活性位两个相互矛盾的假设。在管式炉实验装置内考察了在不同气化温度和气化剂分压的条件下,内蒙煤焦（NMJ）与H₂O和CO₂的气化反应特性,获得了NMJ-H₂O 和NMJ-CO₂反应的L-H动力学模型,同时考察了H₂、CO对煤焦气化反应的抑制作用,并探究了NMJ在H₂O和CO₂混合气氛下的气化反应机理。研究结果表明：NMJ-H₂O以及NMJ-CO₂反应的活化能分别为214.78 kJ·mol^-1和145.96 kJ·mol^-1。H₂对NMJ-H₂O以及CO对NMJ-CO₂的反应存在明显的抑制作用,且CO的抑制作用随反应温度的降低而愈加明显。基于L-H动力学模型计算得到的反应速率曲线与实验结果十分吻合。对于NMJ在H₂O和CO₂混合气氛下的气化反应,基于相同活性位假设的L-H模型的反应速率预测值与实验结果吻合,更加适用于NMJ在混合气氛下的气化反应机理。     

煤焦与水蒸气流化气化反应特性及动力学分析

基于小型流化床评价装置研究了内蒙古褐煤煤焦与水蒸气的流化气化反应特性,考察了温度、压力、水蒸气分压和氢气分压对碳转化率、反应速率和平均气体组分的影响。研究结果表明,随着反应温度升高,碳转化率和反应速率显著增加,由于高温对气化反应深度和变换反应平衡的影响,平均有效气组分大幅增加。提高系统压力会抑制流化气化反应的进行,碳转化率和反应速率降低,加压有利于CH_4生成,但对平均有效气组分的影响不明显。随着水蒸气分压的增加,碳转化率和反应速率大幅增加,但其促进了变换反应的平衡移动导致平均有效气组分降低。氢气的存在会与水分子竞争煤焦表面的活性位,抑制气化反应的进行,使得碳转化率和反应速率降低。采用Langmuir-Hinshelwood(L-H)模型拟合得到了H_2抑制作用下的煤焦水蒸气流化气化反应速率方程,试验值与模型拟合值吻合较好,并且计算得出宏观反应活化能为181.36 kJ/mol。     

煤焦二氧化碳气化动力学研究(Ⅰ) 等温热重法

在常压热天平上以等温法来研究神府煤焦 - CO2 气化反应 ,并用多种方法来求算动力学参数 ,实验结果表明 :随气化反应温度增加 ,煤焦炭转化率明显增加 ;不同反应温度下 ,煤焦 - CO2气化反应在 1 2 0 0℃以下为动力学控制阶段 ,1 2 0 0℃以上逐步过渡到扩散控制 ,表观活化能急剧降低     

用差热分析技术研究煤/煤焦的加压气化动力学

本文建立了一套适合于多种气体使用的高温高压差热分析装置,并用其考察了四种典型的不同煤化程度煤或煤焦,分别将它们在CO_2和水蒸气中进行加压气化.结果表明,试样的气化反应性随煤化程度的加深而降低;气化剂压力对反应性的影响分别为g(p_(co_2))=p_(co_2)/(1+k_(co_2)p_(co_2)和g(p_(H_2O)=p_(H_2O)/(k_(H_2O)+p_(H_2O)).在建立了近似的差热分析数据处理方法的基础上,得到用不同参数值描述不同煤种在不同气体中的加压气化动力学通用方程.与热重分析等传统方法相比,差热分析技术用于煤/煤焦气化动力学的研究不但减少了实验工作量,而且可以得到较准确的结果.     

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。     

煤／煤焦—水蒸气的催化气化理论基础

本文以文献为基础,阐述了以碱金属、碱土金属及复合化合物为催化剂的煤/煤焦-水蒸气催化气化机理及功力学模型,为深入开展这一方面的研究、开发提供了理论基础。     

煤焦与水蒸汽气化反应的动力学模型

在对３种中国煤焦与水蒸汽进行加压气化活性研究的基础上,采用未反应芯模型对煤焦气化反应过程进行了描述,提出了一个包括水蒸汽分压（ＰＨ２Ｏ）、基碳转化率（Ｘ）和反应温度（ｔ）的气化反应速率方程式,并进行了实验验证。     

煤焦结构及其气化反应影响因素的研究进展

简述了国内外研究中煤焦结构的研究方法,对煤焦结构研究现状进行了综述,讨论了煤焦气化剂、灰分、温度、压力、升温速率、制焦时间、变质程度和显微组分含量等这些气化反应的影响因素。因此,在气化过程中,煤焦的气化反应活性不但要考虑原煤的性质,还要综合考虑气化剂、温度、压力、升温速率、制焦时间,尤其是温度和压力在气化过程中的影响。掌握了煤焦结构的研究方法和影响气化反应的因素可以更好的对煤进行清洁利用和转化。     

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。     

煤焦二氧化碳气化反应活性影响因素研究现状

煤二氧化碳气化反应是一种煤清洁利用的手段,其关键是提高反应活性。综述了原煤性质、热解过程、反应温度与压力、催化剂,以及二氧化碳气速、煤焦的粒度等因素对反应活性的影响,并对煤焦气化技术进行了展望。     

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.