煤气化反应动力学及渣中残碳反应活性研究

本文主要在对煤气化反应动力学研究的基础上,针对动力学模型构建,渣中残碳反应活性进行了分析,并且通过实验分析探讨了测定方法以及数据处理和数据分析的方法。     

列管式固定床反应器Deacon反应的动力学研究

在氯碱行业,存在着氯与碱的不平衡问题。利用Deacon反应可将生产过程中过剩的HCl氧化为氯气,以解决Cl_2紧缺的问题。既保护了环境,又提高了氯原子的利用率。在列管式固定床反应器中进行了千吨级中试实验,测得了HCl的出口转化率。根据中试实验数据,建立了相应的Deacon反应列管式固定床反应器一维拟均相数学模型。     

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。     

SMBR中消化反应的动力学研究

在一体式膜生物反应器处理稀土氨氮废水的实验中,为进一步了解一体式膜生物反应器中氨氮降解规律及微生物生长的动力学模型,通过合理的理论推导和实验验证,得出消化过程中的基质降解的动力学模型,测出了基质降解动力学模型中的相关参数,并推导出了微生物生长的动力学模型。结果表明:氨氮降解符合Monod方程,并从生物膜组成角度,清楚地揭示其生长动力学行为的变化。     

石灰石与SO2反应动力学的研究

石灰石与ＳＯ２的高温短时的硫酸化反在夹带流反应器中被实验研究，硫酸化反应是一个两阶段反应：初始是一个非常快的零级表面反应且活化能的２１．０ｋＪ／ｍｏｌ，接着是活化能为８０．１ｋＪ／ｍｏｌ的产物层扩散控制反应，初始阶段约０．３ｓ．吸收剂的种类、Ｃａ／Ｓ比、停留时间、反应温度和ＳＯ２分压影响着脱硫反应速率，脱硫反应过程能用缩芯模型来模拟。在Ｃａ／Ｓ＝２、１０００℃Ｔ ２Ｓ的实验条件下，喷射Ｆ－石灰石能     

微结构反应器中CuZnAlZr催化剂CO变换反应动力学研究

在基于泡沫金属材料的微结构反应器中进行CO变换反应,考察CuZnAlZr催化剂的CO变换反应动力学。对实验数据进行最小二乘非线性回归,所得反应速率方程与实验数据吻合。利用所得到的动力学方程,针对典型醇类重整气组成,分析了为燃料电池提供氢源的CO变换反应器的体积功率密度,结果表明,CuZnAlZr微结构反应器是为小型燃料电池提供氢源的有效方案。     

BGL煤气化动力学模型构建与验证

在目前节能减排需求下,针对BGL煤气化技术的装备研发与性能优化正越来越受重视。BGL煤气化性能分析和预测仍主要采用平衡模型和整体反应模型,但在预测准确度上仍显不足。本文针对BGL煤气化过程,改进缩核模型,将碳核细分为界面反应区和内部反应区,改善了模型适应性。煤热解气最终产率和组成预测采用装置标定数据和热解数据相结合预测,简化了迭代寻优过程。煤热解层高度预测采用通用热解动力学模型,计算值为1.22 m,较符合实际情况。本文构建的BGL煤气化一维模型计算结果表明：粗煤气组成计算值与标定校核值很接近;烧嘴邻近区气相温度2012℃,颗粒相温度1978℃,与经验估测值一致;粗煤气出口温度549℃,实测粗煤气出口温度约538℃。     

BGL煤气化动力学模型构建与验证

在目前节能减排需求下,针对BGL煤气化技术的装备研发与性能优化正越来越受重视。BGL煤气化性能分析和预测仍主要采用平衡模型和整体反应模型,但在预测准确度上仍显不足。本文针对BGL煤气化过程,改进缩核模型,将碳核细分为界面反应区和内部反应区,改善了模型适应性。煤热解气最终产率和组成预测采用装置标定数据和热解数据相结合预测,简化了迭代寻优过程。煤热解层高度预测采用通用热解动力学模型,计算值为1.22 m,较符合实际情况。本文构建的BGL煤气化一维模型计算结果表明：粗煤气组成计算值与标定校核值很接近;烧嘴邻近区气相温度2012℃,颗粒相温度1978℃,与经验估测值一致;粗煤气出口温度549℃,实测粗煤气出口温度约538℃。     

酸岩反应动力学实验研究方法评述

酸岩反应动力学实验研究是酸压技术的重要组成部分,其实验结果为酸压设计的优化和酸液体系的优选提供准确参数和依据,为获得准确的反应动力学参数,选择合适的实验方法至关重要。本文对目前各种酸岩反应动力学实验研究方法的优缺点进行了比较和评述,为今后酸岩反应动力学实验研究提供了借鉴和参考。     

TPR方法研究煤焦—CO2气化反应：（Ⅱ）不同方法计算动力学参数和补偿效应

采用厂种升温速率，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－Ｃａｒｒｏｌｌ、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－Ｃａｒｒｏｌｌ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     

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．     

淮南煤气化特性实验研究

采用自制石英弹簧热天平(ZL 00247922.2)对三种淮南煤二氧化碳气化特性进行了实验研究.结果表明,三种淮南煤的二氧化碳活性关系为李嘴孜煤<李一煤<潘一煤.由于实现淮南煤完全气化需要较长的时间,根据三种淮南煤不同气化行为特性,若在一定气化转化率时转换为燃烧过程即部分气化-燃烧,既可以缩短反应时间(减小气化炉的体积),又可实现碳的完全转化.     

煤电化学气化法制氢的动力学研究

研究了煤电化学气化法由水制氢的反应机理,实验验证了非电化学反应4Fe~(3 ) C 2H_2O→4Fe~(2 ) 4H~ CO_2是存在的。同时,通过实验得到了过程的动力学模型或     

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.     

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.     

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。     

酒精发酵废液煤浆气流床气化实验研究

在多喷嘴对置式气化炉热模实验平台上,利用内窥式工业电视、高温热偶和质谱仪等,研究了酒精发酵废液煤浆的气化特性.结果表明,酒精废液煤浆所形成的撞击火焰结构稳定,气化效果良好,随着氧煤比的增加,气化温度与合成气有效成分均相应升高.由此证明将酒精发酵废液与煤混合制浆气化是解决发酵废液污染排放的有效途径.     

煤泥的二氧化碳气化动力学

立足于煤泥的生产现状,利用热分析方法,研究了石圪台煤泥和浮选后的精细煤泥在不同的升温速率条件下的二氧化碳气化反应,得到了气化反应的TG/DTG曲线,并计算了气化转化率,考察了浮选对煤泥气化特性的影响.选用Coats-Redfern和Doyle近似式对气化过程进行动力学模拟,求解了气化反应活化能和指前因子.结果表明,煤泥和精细煤泥的活化能均随升温速率的增大而减小;在相同的升温速率下,两者的活化能相差不大;煤泥中含量较高的矿物质和灰分对气化具有催化作用.     

高钠煤及其洗煤的气化反应研究

以60%水蒸气和40%N2作为气化剂,采用热重方法,在850 C～950 C条件下,研究了澳大利亚高盐煤、水洗煤以及不同浓度酸洗后的煤在所制得的快速低温热解焦的水蒸气气化反应特性.同时,用N2作为吸附剂测定了几种煤焦的比表面积.结果表明:水洗煤焦和0.01 mol/LHCl洗煤焦气化反应活性最高,原煤焦次之,0.1 mol/L HCl洗煤焦和0.5 mol/L HCl洗煤焦的活性较低.洗涤过程会导致煤焦孔径的扩大,煤焦的比表面积减小.原煤焦的活化能较高,而洗涤煤焦的活化能降低.