2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、甘蔗渣黑液是甘蔗渣制漿過程產(chǎn)生的副產(chǎn)物,具有高硅含量和高粘度的特點,導致堿回收成本高和污染嚴重。黑液氣化技術(shù)的發(fā)展為甘蔗渣黑液高效清潔化處理提供了新的出路。為了給甘蔗渣黑液氣化開發(fā)新的工藝和設(shè)計新的氣化爐提供理論和實驗數(shù)據(jù)支持,進行了甘蔗渣黑液熱解及氣化機理研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
  通過對甘蔗渣黑液慢速升溫熱解研究發(fā)現(xiàn):甘蔗渣黑液熱解可分為三個階段:第一階段熱解溫度小于550℃,最大轉(zhuǎn)化率可達37.22%;第二階段熱解溫

2、度為550~750℃,最大轉(zhuǎn)化率可達61.50%;第三階段熱解溫度超過750℃,最大轉(zhuǎn)化率可達69.91%。熱解溫度在600℃之前絕大部分的H、60%的C和40%的O被釋放,釋放氣相產(chǎn)物以CH4、H2、CO2和CO為主;在750℃以上時釋放的氣相產(chǎn)物主要是Na和CO。在N2氣氛中添加CO,黑液熱解被明顯抑制。抑制程度與[CO]和熱解溫度有關(guān),[CO]越高抑制程度越大,熱解溫度越低抑制程度越大。
  對甘蔗渣黑液熱解過程中硫化物轉(zhuǎn)化

3、研究發(fā)現(xiàn):甘蔗渣黑液熱解過程中有88.2%的硫進入氣相,還有12.8%的硫存在于殘渣中。甘蔗渣黑液有機質(zhì)硫在熱解過程中的轉(zhuǎn)化率為95.4%,其中92.7%以H2S、CH3SH、CH3SCH3和CH3S2CH3的形式進入氣相,2.7%轉(zhuǎn)化為Na2S。無機硫的轉(zhuǎn)化率為75.3%,其中Na2S2O3轉(zhuǎn)化率為92.7%,Na2SO4轉(zhuǎn)化率為53.6%,Na2S轉(zhuǎn)化率為95.2%。
  采用蘭格繆爾-修斯伍德吸附動力學模型對甘蔗渣黑液焦CO

4、2氣化動力學研究發(fā)現(xiàn):黑液焦CO2氣化的表觀氣化速率的倒數(shù)與[CO]和1/[CO2]有良好的線性關(guān)系,而與[CO]/[CO2]無線性相關(guān)性。因此,黑液焦CO2氣化動力學描述宜采用蘭格繆爾-修斯伍德非催化動力學方程,而不是催化動力學方程。通過蘭格繆爾-修斯伍德吸附動力學方程與實驗數(shù)據(jù)擬合可得,CO吸附常數(shù)為-1.0487 m3·mol-1,CO2吸附常數(shù)為-0.3238 m3·mol-1,吻合于動力學模型對其為常數(shù)的假設(shè)。但是速率常數(shù)卻如

5、同銀行存款具有加息效應(yīng),相悖于動力學模型對其為常數(shù)的假設(shè)。原因是黑液焦活性點位數(shù)作為M/C摩爾比值的函數(shù),而不是作為常數(shù)。當黑液焦氣化1%的碳黑液焦表面的M損失為1.044%時,氣化反應(yīng)速率常數(shù)為0.1589 m3·mol-1·min-1,吻合于動力學模型對其為常數(shù)的假設(shè)。通過對氣氛為(95%[CO2]+5%[CO])不同氣化溫度(750℃、800℃和850℃)下黑液焦表觀氣化速率對數(shù)值與1/T進行直線擬合獲得甘蔗渣黑液焦CO2氣化不同

6、轉(zhuǎn)化率下平均活化能為153.5kJ·mol-1。該活化能被認為是催化后的“活性分子”(碳基堿金屬化合)對CO2氣化反應(yīng)的活化能。甘蔗渣黑液焦CO2氣化蘭格繆爾-修斯伍德吸附動力學方程表達式為:β=-4.7197×106×(1+(1-0.01044)rr)[CO2]×e-1535008.314T/1-0.3238[CO2]-1.0487[CO]。通過該方程預(yù)測值與實驗值比較,預(yù)測值與實驗值的直線擬合良好。
  采用阿倫尼烏斯經(jīng)驗方程

7、對甘蔗渣黑液焦CO2氣化及動力學研究發(fā)現(xiàn):黑液焦CO2氣化表觀氣化速率是黑液焦表面M/C摩爾比值、[CO]的指數(shù)和[CO2]的指數(shù)的函數(shù)。通過阿倫尼烏斯經(jīng)驗方程與實驗數(shù)據(jù)擬合可得,[CO2]對氣化反應(yīng)的級數(shù)為0.3287,[CO]對氣化反應(yīng)的級數(shù)為-0.5634,吻合于阿倫尼烏斯經(jīng)驗方程對其為常數(shù)的假設(shè)。通過對氣氛為(95%[CO2]+5%[CO])不同氣化溫度(750℃、800℃和850℃)下黑液焦氣化反應(yīng)速率常數(shù)的對數(shù)值與1/T進行

8、直線擬合獲得甘蔗渣黑液焦CO2氣化表觀活化能為186.42kJ·mol-1。該活化能是固定碳對CO2氣化的表觀活化能。黑液焦CO2氣化阿倫尼烏斯經(jīng)驗方程表達式為:-β=6.9857×106×(1+(1-0.01044)rr)×[CO2]0.3287[CO]-0.5634e-1864208.314T。通過該方程預(yù)測值與實驗值比較,預(yù)測值與實驗值的直線擬合良好。
  對甘蔗渣黑液等離子體氣化研究發(fā)現(xiàn):黑液在等離子體氣化爐內(nèi)熱解可以生產(chǎn)

9、以CO和H2為主的合成氣,其體積含量可高達98%以上。黑液等離子體氣化與工作氣體及用量、等離子體功率及其物料輸入量之間配置非常重要,是獲得高品質(zhì)合成氣的關(guān)鍵。
  對甘蔗渣黑液氣化平衡模型研究發(fā)現(xiàn):黑液完全氣化邊界點冷煤氣效率和化學(火用)效率有最大值。黑液完全氣化邊界點與氣化最終溫度和氣化劑種類有關(guān)。在1173 K時黑液氣化完全氣化邊界線冷煤氣效率和化學(火用)效率有最大值,且合成氣燃氣質(zhì)量也接近最大值。升高溫度對提升燃氣質(zhì)量有

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