金属盐催化剂对木粉半焦CO_2气化反应性的影响

在热重分析仪上进行了几种金属盐(K、Na、Ca、Mg、Fe)对杉木粉半焦CO_2催化气化反应特性的研究;利用XRD和SEM技术对半焦样品的碳化程度、晶相结构及表面形貌进行了表征。研究表明:5种金属盐均提高了半焦样品的反应活性;且反应活性指标显示其催化效果顺序为KNaCaFeMg。XRD结果显示:Na和Ca在制焦过程中形成了明显的晶相结构;Mg增强了半焦中碳的有序化程度。SEM结果表明:5种金属盐均在半焦表面形成了"斑点"状的活化中心点且在碱金属半焦的部分表面观测到疏松片状结构。     

煤部分气化后生成半焦的特性

对日照烟煤和京西无烟煤在不同温度下制得半焦进行了工业分析和硫的元素分析，研究了不同煤种制得半焦中挥发分、灰分、固定碳以及硫元素含量随制备温度不同的变化趋势，并在管式沉降炉中进行了半焦的燃烧实验，分别计算了不同半焦的燃烧动力学参数。     

浑源煤焦CO_2气化反应的影响因素及动力学特性分析

研究了热解温度、热解时间以及气化温度对浑源煤焦CO2气化反应的影响,并获得了气化反应的动力学模型.结果表明：浑源煤焦的气化活性随热解温度的提高而降低;每个热解温度都对应着一个最佳热解时间,且存在最佳热解时间随温度升高而缩短的趋势;提高气化温度能够显著提高煤焦的气化反应性能,气化温度对气化反应的影响大于热解温度的影响;低温度煤焦的气化活性随气化温度的提高而增加更为剧烈;900℃及以上的高温使活性点数增加,从而使煤焦间的活性差距分布均匀;浑源煤焦的气化反应适宜用体积模型来描述,所求取的动力学参数之间存在补偿效应,其等动力学温度约为1 199.6℃.     

生物质半焦CO2气化反应动力学研究

采用热天平研究生物质半焦CO2气化反应动力学特性。考察半焦粒径、热解制焦温度以及热解制焦气氛对气化反应碳转化率的影响。采用随机孔模型、未反应芯缩核模型和混合模型对生物质半焦气化反应速率随碳转化率变化的趋势进行拟合,并求出半焦气化的动力学参数,结果表明随机孔模型的拟合效果最好。     

CO2/N2气氛下煤粉热解气化特性研究及动力学分析

采用热重分析仪在CO_2/N_2气氛下对煤粉进行了非等温热解气化实验研究,分析了程序升温速率和CO2浓度对煤粉热解、气化特性的影响,并采用Coats-Redfern法、FWO法和KAS法对煤粉热解、气化过程进行了动力学分析。实验结果表明:在CO_2/N_2气氛下,随着程序升温速率的升高,热解和气化反应速率均增大,表观活化能均减小。在CO_2/N_2气氛下,CO2不会影响煤粉的热解过程,而对气化过程有决定性影响,CO2浓度越高,气化反应速率越大,表观活化能越大。在CO_2/N_2气氛中煤粉气化反应的表观活化能E和表观指前因子A之间具有动力学补偿效应。在相同气氛下,煤粉气化反应的表观活化能随转化率的增大而减小。     

煤泥燃烧动力学特性的非等温热重分析

采用综合热分析仪STA409PC研究不同升温速率下煤泥燃烧反应的动力学参数。运用单一扫描速率C-R法和多重扫描速率K-A-S法与F-W-O法对煤泥活化能E与指前因子A进行计算。结果表明,煤泥燃烧存在动力学补偿效应,随着转化率的增大,动力学参数趋于稳定。单一扫描速率法受升温速率影响较大,多重扫描速率法能很好地反映出煤泥不同燃烧阶段的动力学特性。     

基于等转化率法的生物焦CO_2气化反应动力学参数研究

利用热重分析仪在800~950℃对稻秆焦和木屑焦CO2等温气化过程进行了研究。分别采用等转化率法和随机孔模型求解了稻秆焦和木屑焦气化反应的动力学参数。通过等转化率法发现,随着碳转化率的增加,反应活化能随着碳转化率的升高而增大,稻秆焦和木屑焦在碳转化率为0.02时刻(即接近初始时刻)的活化能分别为157.2 k J/mol和166.4 k J/mol;采用随机孔模型计算得到稻秆焦和木屑焦的活化能分别为155.1 k J/mol和165.5 k J/mol,与等转化率法求得的碳转化率为0.02时刻的活化能接近,表明随机孔模型可以准确地描述稻秆焦和木屑焦的气化特性。同时发现,同一气化温度下,稻秆焦的结构参数大于木屑焦的结构参数;不同温度下的同一焦炭的结构参数f与对应的气化温度存在良好的指数关系。最后结合结构参数f与气化温度的指数关系表达式,得出稻秆焦和木屑焦的等温气化反应动力学随机孔模型速率表达式。     

生物质玉米芯热解动力学实验研究

以玉米芯为对象,利用热重-质谱联用技术,以高纯氩气为载气对其进行了详细的热重分析研究。通过对10℃/min和30℃/min升温速率及其不同温度下的失重曲线分析,发现玉米芯的主要失重温度区间为200~400℃,峰值温度为328~345℃。随着升温速率的提高,玉米芯热解的初始温度升高,热解向高温侧移动。同时通过质谱分析获得了温度和升温速率对热解气化产物的影响规律。在此基础上建立了热解动力学模型,并根据实验数据对模型进行了求解,结果表明玉米芯热解在低温段属一级反应而在高温段属三级反应。     

烟煤煤焦等温CO2气化动力学模型研究

在建立的化学反应动力学控制实验条件下利用自建固定床实验台研究了烟煤煤焦等温CO2气化反应特性。采用均相模型、未反应收缩核模型和修正体积模型计算得到气化反应活化能分别为147.7kJ/mol、102.9kJ/mol和155.5kJ/mol。利用等转化率法避开反应机理函数的选择,计算得到反应活化能为144.1～166.0kJ/mol。通过比对不同模型相关系数大小以及与等转化率法计算所得活化能范围符合程度相结合的方法,确定均相模型和修正体积模型为最佳动力学模型;根据修正体积模型中经验常数b≈1,可认为修正体积模型与均相模型为同一模型。因此确定烟煤煤焦CO2气化反应最佳动力学模型为均相反应模型。     

CO_2气氛下劣质煤气化及动力学特性实验研究

利用综合热分析仪以非等温热重法研究了升温速率及粒径对于两种劣质煤粉在CO2气氛下气化反应特性的影响规律,考察了灰分对于两种劣质煤气化反应性的影响,并采用均相反应模型(HM),利用Freeman-Carroll法计算拟合得到各条件下气化反应动力学参数。结果表明:两种劣质煤CO2气化反应级数都是1.0级。反应条件对两种煤样的反应活化能产生了相似的影响:CO2气氛下,在900～1 300℃的样品气化反应区间,当其它条件不变时,随着煤样粒径由150～400μm减小到0～75μm,两种劣质煤样表观活化能呈明显下降趋势;而随着升温速率由30℃/min降至10℃/min,两种煤样反应活化能则在上升。在不同样品粒径及升温速率下,两种煤粉的气化活化能和对应的指前因子之间存在着动力学补偿效应。     

生物质半焦高温水蒸汽气化反应动力学的研究

利用高温定碳炉研究了1000~1300℃条件下水蒸汽与生物质半焦的反应过程以及反应性.研究结果表明:高温条件下有利于缩短反应时间,提高CO产率;3种生物质半焦的反应性表现出相同的趋势,当转化率在0.3~0.4之间时,生物质半焦的反应性达到最大值,随后又降低;含碳量及灰中金属氧化物含量对其反应性存在一定的影响;生物质半焦的水蒸汽气化行为可以用未反应收缩核模型来描述.在水蒸汽分压不变的情况下,求出了3种生物质半焦的动力学参数,并对比了不同转化率时的动力学参数.     

制备温度对芒草热解焦CO2气化反应动力学的影响

利用热重分析仪进行了芒草热解焦与CO_2气化反应实验研究,选取均相反应模型、颗粒反应模型和随机孔模型计算了芒草热解焦的CO_2气化反应动力学参数,探讨了3种动力学模型的适用性.为进一步探讨制备温度对热解焦CO_2气化反应的影响机理,利用扫描电镜(SEM)和Brunauer-Emmett-Teller(BET)分析了芒草热解焦的孔隙结构和表面形态.研究表明,随着制备温度的升高,热解焦表面结构被逐渐加深,表面粗糙度提高,比表面积相对增大,制备温度为600℃的热解焦具有最大的微孔容积与总孔容积之比,使得其更容易发生气化反应;制备温度为400℃时,芒草热解焦在3种模型下具有最小的平均活化能,随机孔模型对芒草热解焦实验数据拟合效果最好,其模拟的相关性系数R2均大于0.97.     

CaO在生物质定向气化条件下的高温CO_2吸收特性

生物质定向气化可以制备富氢燃气和一定化学当量比的合成气(用于合成醇、醚等),同时有效地减少温室气体排放,是一种可持续的清洁能源转化技术。文章基于生物质定向气化这一背景,结合实际工业生产,采用TG/DTA系统对生物质定向气化条件下CaO吸收CO2的特性进行了研究。实验结果表明:升温速率由10℃/min增加到50℃/min,CaO变温吸收CO2的反应都在800℃左右达到吸收与煅烧平衡,且CaO转化率随升温速率增大而减小;CaO转化率和质量变化速率随CO2浓度增加而增大,根据反应平衡时CO2浓度与温度的关系拟合出CO2平衡分压公式为RCO2,eq=1.16×108exp-21!399/T";CaO恒温吸收CO2的最终转化率随吸收温度的升高先增加后减小,生物质定向气化中CaO吸收CO2的最佳温度为700~750℃;循环吸收实验中CaO转化率随循环次数增加而减小。     

定向调控生物质CO_(2)/H_(2)O气化制取H_(2)/CO合成气的热力学分析北大核心CSCD

文章对以CO_(2)/H_(2)O为气化剂的生物质气化,生产H_(2)/CO为3∶1的合成气的反应过程进行了热力学分析。研究发现,提高气化温度可以增大H_(2)和CO的总产率,且超过700℃基本没有CH_(4)和C的生成;通过控制气化剂CO_(2)/H_(2)O的通入比例,可以实现H_(2)/CO合成气的定向调控;CO_(2)通入量的增大可以提高CO产率,降低H_(2)/CO为3∶1的合成气的气化温度(临界温度)和所对应的(H_(2)+CO)总产量;H_(2)O通入量的增加可以增大H_(2)产率,提高临界温度和所对应的(H_(2)+CO)总产量。文章拟合出临界温度和所对应的(H_(2)+CO)总产量与CO_(2)和H_(2)O通入量的关系式,为工业生产H_(2)/CO为3∶1的合成气以及后续甲烷化提供理论支持。     

纸浆黑液为催化剂的高变质无烟煤水蒸气催化气化的热重与在线质谱研究

以纸浆黑液为催化剂,用热天平的等温法研究高变质无烟煤常压纯水蒸气催化气化反应。通过热重曲线和在线质谱分析解释纸浆黑液催化气化机理;为扣除纸浆黑液中固形物对气化过程的影响,对纸浆黑液和以纸浆黑液为催化剂的无烟煤进行等温实验,通过在线质谱确定了升温段热解与恒温段气化的产物,并得出了消除纸浆黑液影响的煤转化率的计算公式。     

秸秆焦的表面特征及CO2气化反应性的研究

在700～1000℃热解温度条件下制备了稻秸秆和麦秸秆焦并进行了SEM和BET表面积测试分析,采用等温热重法研究了这些秸秆焦的CO2气化反应特性.结果表明:在较低热解温度(700℃)下,秸秆热解焦中尚含有一定量未析出的焦油;在700～1000℃范围内,随热解温度上升秸秆焦的BET表面积逐渐增加,而气化反应活性却有所下降;在800～1100℃气化温度范围内,秸秆焦的气化反应性随气化温度明显增加,两种秸秆焦的表观活化能则随热解温度稍有增加,稻秸秆和麦秸秆焦的表观活化能范围分别为183.58～196.50kJ/mol和147.27～184.01kJ/mol.     

多联产半焦燃烧特性的热重研究

利用热重分析仪对热-电-气-焦油多联产工艺中煤干馏半焦的燃烧特性进行了分析,采用可燃性指数Kr、燃烧特性指数S、燃烧稳定性指数Rw、燃尽特性指数Cb及样品反应活化能考察了干馏温度对半焦燃烧特性的影响.结果表明:随着干馏温度的升高,半焦的着火性能、燃烧稳定性及总体燃烧性能变差,燃尽性能变佳,燃烧活化能增加;半焦的燃烧反应可用一级反应来描述,4种半焦的活化能在88.72～112.83 kJ/mol范围内.     

高炉熔渣组分对煤-CO_2气化反应性的影响

利用STA409PC综合热分析仪以等温热重法对高炉熔渣组分对煤焦-CO_2气化反应性的影响进行了研究,主要考察了SiO_2、MgO、CaO及Al_2O_3对气化反应的影响。实验结果表明:CaO对高炉熔渣中煤焦的气化反应具有催化作用,但是气化反应温度达到一定值时,CaO组分含量的变化对气化反应速率的影响可以忽略不计;Al_2O_3对高炉熔渣煤焦的气化反应具有一定阻碍作用,且这种阻碍作用与气化反应温度有一定的关系;MgO对气化反应具有一定的催化作用,在本实验的研究范围内,当MgO组分含量在8%~10%变化时,煤焦的气化反应速率随MgO组分含量的增加而增加;当MgO组分含量在10%~12%变化时,煤焦的气化反应速率随MgO组分含量的增加而降低;SiO_2在气化反应过程中既没有起到催化气化的作用,也没有阻碍气化反应的进行,但这没有考虑SiO_2对熔渣流动性的影响。     

以纸浆黑液为催化剂高变质无烟煤热天平水蒸气催化气化动力学

以纸浆黑液为催化剂,用等温热重法研究4种高变质无烟煤常压纯水蒸气催化气化反应动力学．采用催化剂有效因子修正缩芯模型,测定温度为750～950℃反应控制时无烟煤碳转化率与时间的关系,并用修正缩芯模型和修正体积模型进行较好拟合,得出这4种无烟煤水蒸气催化气化的反应速率常数、活化能和指前因子,活化能范围为112．838～204．566kJ／mol．除灰含量最高的永安加筛煤以外,其他3种煤的反应速率常数都比加碳酸钠的高．