無煙煤CO2-水蒸汽催化氣化及產(chǎn)氣特性實驗研究.pdf

1、中國少油富煤，煤炭資源豐富，絕大部分氮肥、甲醇化工企業(yè)都以煤為原料氣化生產(chǎn)合成氣，工業(yè)及民用燃氣隨著石油資源消耗的加劇和大氣污染的加重，煤氣化在滿足社會能源需求、替代石化產(chǎn)品以及煤炭高效清潔轉(zhuǎn)化利用方面具有日益重要的作用。
　　本文以重慶地區(qū)周邊的無煙煤作為實驗對象，主要研究堿金屬對無煙煤 CO2條件下的催化氣化動力學(xué)特性和 CO2/水蒸氣催化氣化的產(chǎn)氣特性，以及復(fù)合催化劑對無煙煤的氣化產(chǎn)氣組分的影響和反應(yīng)后表面形態(tài)分析。根據(jù)不同

2、的氣化條件提高煤氣化產(chǎn)氣，提高氣化氣中可燃氣的組分，獲得高熱值燃氣，進一步通過復(fù)合催化劑和反應(yīng)后樣品形態(tài)分析來研究堿金屬對煤催化氣化的促進作用。
　　采用非等溫熱重分析法研究了樣品在 CO2氣氛下的失重特性。實驗表明：在純煤的條件下，升溫速率的變化和氣化氣CO2流量的變化對氣化影響不大,反應(yīng)曲線基本重合；當加入堿金屬之后的催化氣化過程之中，失重現(xiàn)象加強，且失重量都要高于純煤的氣化。重點分析了添加堿金屬催化劑在不同的升溫速率和不同的

3、CO2濃度對氣化的影響，催化效果強弱順序是K2CO3>Na2CO3>CaO。采用動力學(xué)模型，對無煙煤在CO2氣氛下氣化階段的動力學(xué)參數(shù)進行擬合分析和求解，在添加了堿金屬催化劑之后的CO2氣化反應(yīng)中，能降低氣化階段的活化能，且添加6％的碳酸鉀活化能最小，其活化能為144.1531kJ?mol?。
　　在自行搭建的固定床氣化實驗裝置上，進行無煙煤水蒸氣以及 CO2—水蒸氣催化氣化產(chǎn)氣特性實驗研究。以不同氣化溫度、不同氣化劑流量、以及單

4、一堿金屬和復(fù)合堿金屬對氣化的影響，分析產(chǎn)氣效率、產(chǎn)氣組分、碳轉(zhuǎn)化率等。實驗表明：在無煙煤水蒸氣氣化產(chǎn)物中主要可燃氣體為H2，且產(chǎn)生的比例是遠遠大于CO和CH4；K2CO3對煤氣化效果有著明顯的促進作用，溫度大于850℃時一定程度上抑制H2的生成；而堿金屬的添加量過多又會對催化效果有所抑制，最佳添加量為6%。通過SEM觀測氣化產(chǎn)物的表面變化，實驗表明：未添加碳酸鈣的灰粒表面，熔融程度比較輕，只是表面輕微的融化；隨著氣化溫度的提升，灰粒表面