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。     

用色谱法研究煤有机显微组分的孔结构特性

讨论了碳质材料孔结构特性和比表面积求取的方法,认为以CO_2为吸附剂、在298K温度下用气相色谱等温吸附技术测定孔结构参数和比表面积是简单易行的方法。给出了一组完整的孔结构、比表面特性参数求取的数学模型——D-P-K方程。用该技术研究了三种基本有机显微组分的孔结构比表面特性。研究表明,三种有机显微组分中丝质组比表面最大,稳定组的最小,镜质组的居中。这种结果是由各显微组分大分子基本结构单元边缘交联结构形成的空间特性。和各显微组分的孔缝结构特性决定的。酸洗处理过程还表明酸处理具有“扩孔”和“打开新孔”的作用。     

低温热解处理对兖州煤孔结构的影响

对低温热解前后的兖州煤进行了各项指标的研究。结果表明,低温热解后,兖州煤中Ｏａｃｔｉｖｅ／Ｃｄａｆ降低,微孔容积及面积增加,分形维数发生了变化。因含氧官能团的部分脱除,引起了煤分子结构的重排,致使兖州煤孔结构发生变化。     

超声处理对煤孔结构的扩孔作用及其成浆性影响

选用大同、兖州、红会、八一神木等五种煤制水煤浆,考察了对水煤浆浆体进行超声处理旨坊煤的孔结构分布的变化及其对水煤浆成浆性能的影响。在超声处理强度为８０Ｗ／ｃｍ＾２、频率为２０ｋＨｚ条件下,五种煤的孔体积（１．７ｎｍ￣３００ｍｍ）普遍增大,由于煤的孔体积大小和吸水性有密切关系,二者的协同作用影响煤的成浆性。实验结果表明：煤的总孔体积和吸水性的乘积与成浆性存在着较好的线性关系。     

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／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。     

煤孔结构对煤/PAN复合材料导电性能的影响

煤基聚苯胺复合导电材料是利用煤的酸性官能团特征、孔结构特征和芳香层片特征 ,以煤为模板 ,用 APS引发苯胺单体 ,在煤中原位聚合而成的 .其中煤的孔结构是影响煤 / PAN导电性能的重要因素 .选择 HNO3 ,H2 O2 氧化及苯胺抽提的方法改变煤的孔结构 ;通过电导率及孔结构分析表明 ,氧化和抽提使煤的孔结构变得发达 ,因而苯胺能更好地进入已溶胀煤的孔结构中 ,提高了煤基聚苯胺的电导率 .     

煤粉孔隙结构对燃烧过程的影响

提出无形孔模型,建立了控制煤粒燃烧过程的颗粒内部多相燃烧动力学方程、传热和传质方程、流动方程等,对单颗煤粒内部燃烧过程模型进行了数值求解,研究了孔隙率、比表面积、颗粒尺寸、颗粒温度等因素对煤焦反应性和燃烧机理的影响,并与Smith的实验结果进行了比较.     

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。     

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。     

煤焦气化过程中的分形特征

将分形理论的概念应用到煤焦气化研究中 .煤焦气化过程孔结构参数间的变化规律符合一定的分形关系 ,气化速率越大 ,分形维数也越大 ,但是分形理论并不适用于所有煤焦气化过程研究 ,只有那些孔容积绝大部分由中小孔构成的煤焦才符合分形规律 .     

随机孔模型研究煤焦O2/CO2燃烧动力学特征

在热重分析仪上对焦作无烟煤焦和云浮烟煤焦O₂/CO₂条件下燃烧特性进行研究。确定在不同温度下不同煤焦O₂/CO₂燃烧的特征。利用随机孔模型(RPM)表征两种煤焦反应速率与碳转化率的关系,同时与未反应缩核模型(Model Ⅰ)和混合模型(Model Ⅱ)的拟合结果进行比较。研究表明,在不同反应条件下,随机孔模型具有最佳的拟合效果,相关系数都在0.986以上。比较RPM、ModelⅠ和Model Ⅱ计算结果发现,焦作无烟煤焦的O₂/CO₂等温燃烧的活化能比云浮烟煤焦的高,且同一煤种燃烧反应温度越高反应速率常数越大。由于随机孔模型的结构参数ψ可以很好地表现孔结构变化对煤焦燃烧反应的影响,因此随机孔模型能更加准确地描述煤焦O₂/CO₂燃烧特征。     

煤焦氧化对其结构和气化行为的影响

采用固定床反应器对煤焦进行部分氧化处理,然后测定氧化后煤焦在水蒸气和CO2中的气化行为,并用SEM,XRD和N2/CO2吸附对煤焦结构进行表征.结果表明,煤焦低温氧化处理可以显著改善煤焦的孔隙结构,大幅增加比表面积,降低煤焦的有序化和石墨化程度,从而提高其气化活性;并且随氧化程度( burnout)增加,煤焦气化活性不断增加.随氧化温度升高(＞600℃),氧化过程逐渐过渡到扩散控制,O2主要在煤焦外表面反应,因而氧化几乎不会改变煤焦的结构,表面积略有增加,对其后续气化活性无明显影响.     

煤清洁利用新途径——煤焦二氧化碳气化法

探讨了煤焦二氧化碳气化工艺研究现状及其作为煤清洁利用途径的优势。目前,还没有单独用纯二氧化碳参与煤焦大规模气化的研究。该工艺可以减少大气中二氧化碳,是一种煤清洁利用的手段,具有很好的经济、社会和生态效益。     

煤焦粉尘、焦油渣混合配煤炼焦应用

焦化行业中煤焦粉尘、焦油渣作为附属物，不但加工价值不大，而且影响环境。本文从理论上、实验室、实际生产中作了分析比较，认为煤焦粉尘、焦油渣混合配煤炼焦是完全可行的。     

煤有机结构特性的研究进展

本文主要从煤有机结构模型设计,有机结构中芳香簇环数尺寸及氧氮硫分布等几方面论述了近年来煤有机结构研究的新进展,旨在进一步推动煤结构的研究,提高对它的认识。     

活性点数对煤焦气化速率的评价

在煤焦与二氧化碳气化条件之下,测得了高温时9种煤焦的活性点数.实验研究发现,气化速率与转化率呈火山型曲线关系以及不同煤焦之间气化速率数10倍的差别,都可由煤焦具有活性点数的差异解释.由6种煤焦研究表明,所有煤焦单位活性点数的气化速率遵从如下关系(dx/dt)_(x=0.5)=407exp[-125/(RT)]可统一估价多种煤焦与二氧化碳的气化速率.     

煤结构的计算机辅助分子设计研究

本文简要评述了煤结构的计算机辅助分子设计技术的最新进展，详细讨论了煤分子结构构象的建立，能量的极小化，密度及其表面积和分形维数等内容，最后还介绍了以ＳＩＮＡＴＵＲＥ软件为代表的计算机辅助结构解析方法的具体应用步骤。