复合碱金属催化剂对煤焦气化特性的影响

催化剂能大大加快气化反应的进行,而复合催化剂可能比单一催化剂的催化效果更好。在自行搭建的实验台上进行了CO_2恒温气化实验,分别研究了CaO和MgO的催化性能,不同组成比例下复合催化剂的催化效果。所得主要结论如下:CaO在不同气化温度下均有较好的催化效果;MgO在较高的气化温度下有较好的催化效果,但其催化效果要差于CaO;850℃下复合催化剂的催化效果好于MgO,但差于CaO,其它气化温度下复合催化剂有更好的催化效果。     

KOH催化煤-CO_2气化反应的特性研究

在STA449 F3型热天平上,采用等温热重法,对不同比例的KOH催化剂和不同粒度的煤样在反应温度650℃~800℃下的气化反应特性进行了研究。实验结果表明:KOH对煤-CO2气化反应有明显的催化作用,在催化剂质量分数10%,反应进行到20 min时,随着温度由650℃升高至800℃,碳的转化率由11%增至70%;在反应前段和后段,催化剂含量对碳的转化率影响不同;随着煤粒度由50μm~70μm增加到100μm~200μm,煤气化反应指数由0.075降低至0.013。在温度为650℃~800℃、催化剂质量分数5%~20%条件下实验,测得催化剂质量分数在10%、温度在750℃时,催化效果最好。     

CO_2气氛下CaO对煤焦气化的影响

在自行搭建的热重分析仪上,采用Ca O作为催化剂,CO2为气化剂,进行了煤焦的催化气化实验,分析了Ca O对气化过程的影响。研究表明:去离子水对气化反应无影响;Ca O对气化反应的催化效果明显,催化剂的添加饱和度为5%,高比例的Ca O会造成气化反应活性降低;较高的反应温度会造成Ca O催化效果降低;Ca O对浑源煤焦催化效果最好,贵州煤焦次之,对准东煤焦催化效果最差;Ca O对制焦过程会产生影响,进而影响到煤焦气化反应;提高制焦温度以及延长制焦恒温时间均会造成煤焦反应活性的降低。     

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。     

负载型固体碱催化制备3,4-二甲基呋咱的方法研究

通过不同载体并采用浸渍法制备了KOH/CaO、KOH/MgO以及K_2CO_3/CaO 3种负载型固体碱催化剂,并应用于催化二甲基乙二肟脱水制备3,4-二甲基呋咱反应。考察了催化剂质量分数、反应温度、反应时间对催化剂性能的影响。实验结果表明,在3种催化剂活性组分质量分数为10%、反应温度为160℃、反应时间为60 min的条件下,3,4-二甲基呋咱的收率依次为92%、65%和63%。对KOH/CaO催化剂的催化条件进行了正交实验优化,结果表明,在催化剂质量分数为8%、反应温度为160℃、反应时间为50 min的最优条件下,3,4-二甲基呋咱的最高收率可达92%。KOH/CaO催化剂在重复使用3次后,仍有较高的催化活性。     

CH4-CO2重整反应过程中炭催化剂失重特性

在反应温度950～1 200℃,升温速度20℃/min的实验条件下,用热重分析仪对炭催化剂作用下CO2气化和CH4-CO2重整过程中炭催化剂失重进行了研究.结果表明,在炭催化剂-CO2气化过程中,随着CO2流量的增加和反应温度的提高,炭催化剂的失重率明显增加,CO2流量和反应温度是造成炭催化剂失重的重要原因.在炭催化CH4-CO2重整过程中,随着CO2/CH4比值的增加炭催化剂质量先增加后减少,表明炭催化剂的失重率可以通过CO2/CH4来调节;而随反应温度升高,炭催化剂质量变化表现为低温(<1 100℃)单阶段和高温(>1100℃)双阶段两种类型.即在反应温度低于1 100℃时,炭催化剂失重反应主要由化学反应过程控制,CH4裂解碳沉积和CO2的气化消碳很快达到平衡,炭催化剂失重宏观上表现为维持恒定的单一阶段;当反应温度高于1 100℃后,炭催化剂的失重表现为双阶段,开始的第一阶段,主要受化学反应过程控制.炭催化剂急剧失重,然后逐步过渡到扩散过程控制的第二阶段,失重率逐渐趋于平缓;炭催化CH4-CO2重整过程中,反应温度和CO2/CH4比是导致炭催化剂失重的主要因素.     

碳酸盐对煤焦的催化气化作用及动力学研究

为研究碳酸盐对煤焦的催化特性,选取印尼褐煤(YN)、大同烟煤(DT)和卧龙湖无烟煤(WLH)三种不同煤阶的煤焦,负载催化剂(K_2CO_3,Na_2CO_3和CaCO_3)进行气化实验。结果表明:原煤焦的气化活性由强到弱依次为YN煤焦、DT煤焦、WLH煤焦;负载10%(质量分数,下同)的催化剂后,煤焦的气化活性均有不同程度提高,负载K_2CO_3和Na_2CO_3后,气化初始温度降低了77℃～182℃,负载CaCO_3后,气化初始温度仅降低7℃～40℃;对于YN煤焦,催化剂活性由强到弱依次为Na_2CO_3,K_2CO_3,CaCO_3,对于DT煤焦和WLH煤焦,催化剂活性由强到弱依次为K_2CO_3,Na_2CO_3,CaCO_3;K_2CO_3和Na_2CO_3的催化活性明显优于CaCO_3;通过缩核模型(SCM)计算,样品的相关系数均在0.958以上,该模型可较好地描述煤焦的CO_2气化反应过程,催化剂的负载降低了气化反应的活化能,提高了气化反应活性。     

平顶山高灰熔融性温度煤的气化反应性研究

介绍了平顶山地区有代表性的7种煤样在800℃～1 200℃下,其脱灰煤焦-CO2气化反应活性的实验,主要考察了煤种、灰含量及粒径对煤焦反应性的影响,实验结果表明:煤种对煤焦-CO2气化反应有明显影响;煤中灰分对煤焦气化反应的影响主要表现在两个方面,一是灰成分对煤焦气化反应的催化作用,二是灰熔融性影响煤焦气化排渣行为。脱灰既可以除去煤焦中具有催化作用的矿物质,又可以增大煤焦的内表面积。     

废碱液催化煤焦气化和甲烷化反应的研究

以甲苯二异氰酸酯(TDI)生产废液为催化剂,研究了内蒙古王家塔煤焦加压水蒸气气化和甲烷化的反应活性。采用加压固定床小试评价装置,在700—800℃, 3.5 MPa条件下,分别考察了催化剂负载量、反应温度对气化和甲烷化反应的影响。TDI废碱液具有良好的催化气化和甲烷化反应活性。750℃下,3%Na-TDI煤焦碳转化率比原煤焦高17.68%,并且活性优于纯碳酸钠;随着催化剂负载量和温度的增加,煤气化活性和甲烷化活性呈增加趋势。采用扫描电镜(SEM)对煤焦的表面形貌进行分析,结果显示TDI催化剂的加入使煤焦微孔数量增加,形成活化中心点,从而提高了碳的气化反应速率。     

四氯化硅催化氢化制备三氯氢硅

针对四氯化硅氢化反应,采用等体积浸渍法制备了以HZSM-5为载体,金属氯化物为活性组分的负载型四氯化硅氢化反应催化剂,考察了催化剂的催化性能,并进行了相应表征。结果表明,碱土金属氯化物对四氯化硅氢化过程有良好的催化效果,在BaCl2负载质量分数为1%和反应温度850℃条件下,反应最高转化率为20.20%,选择性83.01%。     

温度和催化剂对木屑炭二氧化碳气化的影响（英文）

通过热重分析仪和管式反应炉研究了温度和催化剂对木屑炭二氧化碳气化的影响。结果表明,提高反应温度有利于加快气化反应速率,增加CO产率及产气热值,同时有助于降低CO2及固体剩余物的含量,温度从850℃升至1 000℃,燃气中CO含量从28.86%增加到54.45%,热值从4.50 MJ/m3增加到7.95 MJ/m3,而CO2含量从64.34%减少到36.54%;2 g木屑炭气化后,固体产物从1.32 g减少到0.79 g。研究发现,催化剂CaCO3和K2CO3对木屑炭二氧化碳气化有促进作用,其作用效果与升温相同,K2CO3对气化反应的促进作用明显强于CaCO3。利用混合反应模型对添加催化剂前后的木屑炭二氧化碳气化动力学进行了研究,发现该模型适用于木屑炭二氧化碳气化反应,而且催化剂的添加有利于降低反应活化能和指前因子,木屑炭、添加CaCO3的木屑炭和添加K2CO3的木屑炭的活化能分别是94.509、81.740和50.271 kJ/mol;指前因子分别是1 208.428、428.825和19.965 min-1。     

造纸黑液对石油焦-CO2气化的催化作用及动力学补偿效应

研究了以造纸黑液为催化剂,齐鲁石油焦-CO2的气化动力学.在950～1200℃测定了造纸黑液负载量为0～15%时石油焦的气化反应活性,发现造纸黑液使石油焦的气化反应活化能大幅度降低,表明造纸黑液具有催化作用.得到了齐鲁石油焦-CO2催化气化反应动力学的缩芯模型,并给出相应的动力学参数.催化剂用量对动力学参数的影响表明,...     

碱金属对煤热解和气化反应速率的影响

通过对原煤、酸洗原煤、负载碱金属的酸洗原煤在800～1050℃热解制得焦样,用X射线衍射技术考察了碱金属对煤焦微晶结构的影响,在加压热天平（PTGA）上考察了煤样的热解过程,以及焦样的二氧化碳气化活性。结果表明：碱金属对煤的热解和气化阶段都有影响。在热解阶段,碱金属的存在抑制了煤焦的石墨化进程,降低了热解反应活化能,促进了热解反应的进行;在气化阶段,作为催化剂的碱金属,降低了气化反应活化能,延长了反应速率达到最大值的时间。修正的随机孔模型可以较好地描述煤焦-CO₂的气化反应过程。     

基于简单碰撞理论的生物质焦炭气化反应的活化能

利用热重分析仪在800~1000℃及750~1000℃下分别对11种生物质原焦及6种生物质脱灰焦进行了CO2等温气化实验,用碳转化率x=0.2时的瞬时气化反应速率rc,0.2对反应速率rc进行无量纲化处理;根据简单碰撞理论,推导得出了生物质焦炭气化反应速率的表达式,求取了17种生物质焦炭气化反应的活化能;结合催化理论与简单碰撞理论建立了生物质焦炭气化反应活化能的经验预测模型. 结果表明,转化率达0.2后,各焦炭不同温度下无量纲气化反应速率曲线基本重合,表明不同温度下焦炭微观结构在转化过程中具有基本相同的演变规律. 各焦炭的活化能与催化剂所占据的活性位比例存在良好的对数关系. 忽略催化效应的影响,焦炭本征气化反应的活化能趋于某一定值,约为254.35 kJ/mol,而完全催化反应活化能约为66.02 kJ/mol.     

The characteristics of steam gasification of biomass and waste filter carbon

The carbon in a waste filter for water purification may be a new source of energy. The char of waste filter carbon and the char of wood chip have been gasified with steam in a thermobalance reactor under atmospheric pressure. The effect of gasification temperature (700-850°C) and partial pressure of steam (0.3-0.9 atm) on the gasification rate has been investigated. Several gas-solid reaction models have been compared for their prediction ability of the gasification reaction behavior. The modified volumetric reaction model was used to evaluate kinetic data. The gasification rate of waste filter carbon has been compared with the rates of coal and wood chip biomass. The activation energies of filter carbon and wood chip were determined to be 89.1 and 171.4 kJ/mol, respectively. The apparent reaction rate equation for waste filter carbon has been presented.     

贝壳CaO催化浑源煤焦气化的研究

研究了贝壳经过煅烧/碳酸化后作为催化剂对煤焦气化过程的催化效果。主要分析了贝壳粒径、煅烧时间、煅烧温度、碳酸化温度、循环次数等对催化剂催化性能的影响。主要结论为:较高的煅烧温度和较长的煅烧时间均会降低催化剂的催化性能,较高的碳酸化温度会使催化剂催化性能更好;随着煅烧/碳酸化次数增多,催化剂催化性能下降。由于活化能的求解过程需要经过两次数据转换,误差较大,而用反应速率常数能更为准确地反应出煤焦反应活性。     

Characteristics of oxygen chemisorption on porous coal char

Oxygen chemisorption on a porous coal char was investigated by a typical consecutive pyrolysis and chemisorption experiments in a thermogravimetic analyzer. Small amounts of carbon-oxygen surface complexes are gasified to CO and CO₂ during the oxygen chemisorption at 423 K. The kinetic equation of oxygen chemisorption on porous char including gasification of surface oxides well represents the chemisorption/gasification behavior of oxygen on the coal char. The activation energy and the frequency factor for oxygen chemisorption on coal-char are found to be 57 kJ/mol and 9.16×10⁶/hr, respectively.     

Steam gasification of coal char catalyzed by K2CO3 for enhanced production of hydrogen without formation of methane

Steam gasification of coal char catalyzed by potassium carbonate was investigated on a laboratory fixed-bed reactor to examine the catalytic effects not only on the reaction rate but also on the reaction selectivity, and non-catalytic gasification of coal char was performed by way of contrast. It was observed that the catalytic gasification of coal char with steam occurred significantly in a temperature range of 700-750 °C, producing a hydrogen-rich gas with slight formation of carbon monoxide and virtually no formation of methane. An oxygen transfer and intermediate hybrid mechanism of the catalytic char gasification with steam is proposed for understanding of the experimental data regarding both the kinetic behaviors and reaction selectivity. The study has highlighted the advantages of the catalytic gasification of coal char over the conventional coal gasification with respect to the reaction selectivity. The catalytic steam gasification of coal char makes it possible to eliminate or simplify the methane reforming and water-gas shift processes in the traditional gas-to-hydrogen purification system.     

伊宁长焰煤半焦催化气化的研究

采用K2CO3、Na2CO3、KOH和CaO为催化剂,CO2为气化剂,使用热重分析仪研究了伊宁长焰煤半焦的催化气化.结果表明:(1)添加10% K2CO3使气化时间缩短了9.2min,相应的气化温度降低了184℃;(2)Na2CO3的最佳添加量为5%;(3)这几种催化剂的催化活性大小顺序依次为K2CO3>KOH>Na2...