TPR方法研究煤焦－CO_2气化反应（Ⅱ）不同方法计算动力学参数和补偿效应

采用三种升温速率，ＴＰＲ方法研究了不同碳化条件下得到的八个煤焦样品的ＣＯ２气化动力学规律。用Ｆｒｅｅｍａｎ－Ｃａｒｒｏｌ、Ｏｚａｗａ和Ｋｉｓｓｉｎｇｅｒ方法计算分别得到了动力学参数。结果表明：尽管由不同方法求得的活化能有较大差异，但都能较好地验证碳化条件对煤焦气化反应性的影响。研究还发现，对所有煤焦样品。用Ｆｒｅｅｍａｎ－Ｃａｒｒｏｌ方法计算得到的活化能Ｅ和指前因子Ａ之间，都存在着动力学补偿效应，并给出了每个样品的补偿效应关系式     

TPR法研究煤焦—CO2气化反应：（I）碳化条件和掺加金属催化剂对气化反应性…

改变碳化条件和掺加金属催化剂，制备了十几个煤焦样品。用ＸＲＤ测定了未载金属煤焦的碳微晶尺寸。用ＴＰＲ法测定了上述煤焦的ＣＯ２气化反应性，用Ｆｒｅｅｍａｎ－Ｃａｒｒｏｌｌ方法计算得到了反应活化和指前因子Ａ。结果表明：碳化条件越剧烈，煤焦的气化活性越低。掺加不同量的钙催化剂，煤焦的气化活性得到不同程度的提高，同时ＤＴＧ曲线有明显的变化。这些现象可从碳化条件对煤焦气化活性的影响，以及钙对煤焦－ＣＯ２气化     

煤焦CO2气化反应动力学研究

在热天平实验装置上进行了霍林河、义马、兖州、平朔、神华、大同6种煤焦的CO2气化反应性实验，实验温度为900～1050℃。通过对实验数据处理，取得了6种煤焦的反应动力学参数等，利用不同的参数对煤焦CO2气化的反应活性进行了比较。     

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。     

加压下煤焦水蒸气气化反应动力学模型

为了阐明压力对煤焦水蒸气气化反应的影响规律,在加压固定床微分反应器上研究了三种不同煤阶的中国煤焦水蒸气加压(达到2.0 MPa)气化反应动力学。详细讨论了n级速率方程应用于不同压力范围的情况,提出了一个简单实用的经验速率方程,并得出了压力对煤焦水蒸气气化反应动力学参数的影响规律。结果表明,只包含水蒸气分压项的传统的n级速率方程不适合总压变化的情况。新提出的简单实用的加压煤焦气化速率方程引入水蒸气摩尔分数、总压和温度三个变量,能较好地反映总压对煤焦气化速率的影响规律。即水蒸气摩尔分数对气化速率的影响明显大于总压对气化速率的影响。对于HLH煤焦,水蒸气摩尔分数的指数随总压增大几乎不变,而对于SM煤焦和JC煤焦,水蒸气摩尔分数的指数随总压增大有增大的趋势。     

煤焦CO_2气化的热重分析研究（Ⅱ）程序升温热重研究

用程序升温热重法（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ－ｐｒｏｇｒａｍｍｅｄＴｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｙ）对内蒙扎赍诺尔煤（ＺＬ）、陕西神府煤（ＳＦ）、山西阳泉煤（ＹＱ）的８００℃半焦进行ＣＯ_２气化研究，对表征煤焦反应性的参数变化进行了分析讨论和动力学计算，并与等温法的结果相比较，结果表明：ＤＴＧ参数是对煤焦气化反应的动态扫描，由此得出的煤焦活性顺序和动力学参数值，与等温法的研究结果不同，这种差异是由于不同的分析方法和煤焦不同的岩相组成造成的。     

TPR法研究煤焦—CO_2气化反应──（Ⅰ）碳化条件和掺加金属催化剂对气化反应性的影响

改变碳化条件和掺加金属催化剂，制备了十几个煤焦样品。用ＸＲＤ测定了未载金属煤焦的碳微晶尺寸。用ＴＰＲ法测定了上述煤焦的ＣＯ_２气化反应性，用Ｆｒｅｅｍａｎ－Ｃａｒｒｏｌｌ方法计算得到了反应活化能Ｅ和指前因子Ａ。结果表明：碳化条件越剧烈，煤焦的气化活性越低。掺加不同量的钙催化剂，煤焦的气化活性得到不同程度的提高，同时ＤＴＧ曲线有明显的变化。这些现象可从碳化条件对煤焦气化活性的影响，以及钙对煤焦ＣＯ_２气化的催化作用等方面来解释。     

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...     

煤焦与H_2O和CO_2共气化反应动力学研究

在热重分析仪上研究了煤焦与H_2O和CO_2等温气化和非等温气化的反应特性,探讨了两类气化过程动力学模型的适用性以及等温共气化反应活性位点模型的特点,并从动力学补偿效应的角度讨论了非等温共气化过程的协同效应。结果表明,等温气化与非等温气化过程可分别用收缩核模型及均相模型进行描述,共气化活性位点模型表明,高温下共气化反应遵循竞争部分相同活性位机理,其活性位点分配权重趋向于反应速率慢的一方;非等温共气化反应产生的协同效应使指前因子明显增加。     

脉冲反应和TPD技术研究煤焦的CO2气化行为

用脉冲反应和ＴＰＤ技术研究了铁催化煤焦－ＣＯ２气化行为，考察了铁负载量、催化剂前躯体、复合金属催化剂对催化活性的影响。并用Ｘ－射线光电子能谱（ＸＰＳ）表面分析技术测定了煤焦中的铁原子的表面浓度。研究结果表明，催化剂前躯体为Ｆｅ（ＮＯ３）３是活性最高，ＦｅＳＯ４次之，ＦｅＣｌ３最小，这些影响因素主要表现在煤焦中铁的表面浓度和催化剂存在形态２个方面。ＴＰＤ技术考察了气化反应过程中，煤焦表面生成的炭氧络     

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。     

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，煤焦炭经明显增加；不同反应温度下，煤焦－CO2气化反应在1200℃以下为动力不控制阶段，1200℃以上逐步过渡到扩散控制，表观活化能急剧降低。     

煤焦二氧化碳气化动力学研究(Ⅱ)非等温热重法

利用热失重仪以恒升温速率（非等温）法研究煤焦-CO2气化反应，并用Ozawa法和单一升温速率法来求解动力学参数。结果表明：Ozawa法和单一升温速率法求解得到的动力学参数差异大；单一升温速率法求得的不同升温速率下表观活化能和指前因子呈线性相关性；表现活化能随升温速率增加呈线性减小。     

微型喷动床煤焦二氧化碳气化反应动力学

煤焦与CO2的气化反应是评价煤种气化反应活性的重要指标之一.分别在自主设计的一套微型喷动床反应装置和热重分析仪上采用等温和非等温的方法对煤焦-CO2气化反应动力学进行探讨.结果表明:神华焦和大雁焦CO2气化反应符合混合反应模型,其采用非等温分析方法由Coats-Redfern近似函数和Doyle近似函数得到的反应活化能...     

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CO2气化的热重分析研究：（II）程序升温热重研究

用程序升温热重法（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ－ＰｒｏｇｒａｍｍｅｄＴｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｙ）对内蒙扎贲诺尔煤（ＺＬ），陕西神府煤（ＳＦ），山西阳泉煤（ＹＱ）的８００℃半焦进行ＣＯ２气化研究，对表征煤焦反应性的参数变化进行了分析讨论和动力学计算，并与等温法的结果相比较，结果表明：ＤＴＧ参数是对煤焦气化反应的动态扫描，由此得出的煤焦活性顺序和动力学参数值，与等温法的研究结果不同，这种差异是由于不同     

生物质焦CO2高温气化反应动力学研究

利用同步热分析仪,采用程序升温法研究了生物质焦CO₂气化反应速率特性,主要考察了升温速率对生物质焦气化反应性的影响,并用Friedman-Reich-Levi法对其动力学参数进行了计算。结果表明：DTG曲线峰值温度和最大反应速率随着升温速率的增大而增大;以二氧化碳作保护气,改变升温速率,当升温速率为15 ℃/min时,热解得到的生物质焦的反应活性最好,即气化速率最快;升温速率越大,反应速率随着温度的变化越明显;生物质焦气化阶段的活化能在-4 984.41~1 408.39 kJ/mol之间变化,气化的反应过程复杂。     

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。     

基于等转化率法的煤焦-CO_2气化动力学研究

为获得可靠的煤焦-CO_2气化反应动力学参数,采用Flunm-Wall-Ozawa(FWO)等转化率法进行煤焦-CO_2气化动力学研究。在3个不同升温速率下进行了煤焦-CO_2气化热重试验,计算不同碳转化率下的反应活化能,用主曲线法分析了气化机理模型,并采用拟合法对等转化率法的结果进行验证。结果表明,气化主反应区不同碳转化率下(α为0.2~0.8)活化能的变化较小,为(228.25±5.22)k J/mol。煤焦-CO_2气化反应为均相模型,该模型标准曲线与试验曲线重合度较好,并符合目前常用的煤气化动力学模型。拟合法计算的活化能仅与等转化率法相差0.74 k J/mol,说明等转化率法研究煤焦-CO_2动力学可行。