金山石油焦催化氣化反應(yīng)特性研究.pdf

1、目前石油焦的產(chǎn)量日益增加,如何有效利用石油焦已經(jīng)成為一個亟待解決的問題。由于石油焦與煤具有相同的化學(xué)組成,因此采用氣化方式來利用石油焦成為一條可行的途徑。但是石油焦的氣化反應(yīng)性很低,因此采用合適的催化劑來提高其氣化反應(yīng)性以及了解其產(chǎn)品氣的組成成分具有重要的現(xiàn)實意義。
　　本文以金山石油焦為研究對象,采用等體積浸漬法向石油焦中添加不同劑量的K2CO3,首先,利用固定床反應(yīng)臺架和在線煤氣分析儀對石油焦-水蒸氣催化氣化反應(yīng)特性進行了相關(guān)

2、實驗研究。實驗結(jié)果顯示:石油焦-水蒸氣氣化反應(yīng)性很低,氣體釋放非常慢,加入K2CO3后有效降低了氣化反應(yīng)溫度,氣體釋放明顯加快,并且通過產(chǎn)物組分分析可以看到H2產(chǎn)率明顯提高以及CH4生成量有所減少;添加等量K2CO3時,CO,H2,CO2,CH4釋放特性相似,氣化溫度越高,CO在氣體組分中百分含量增大,H2和CO2百分含量減少;相同氣化溫度時,K2CO3添加量越多,氣體產(chǎn)物中CO的百分含量降低,CO2和H2的百分含量增加;CO2的生成量

3、與氣體產(chǎn)物H2百分含量正相關(guān),對于石油焦催化氣化制氫而言,存在一個溫度范圍,使得石油焦不僅具有較高的氣化反應(yīng)性,而且氣體產(chǎn)物中具有較高的H2產(chǎn)率。
　　本文還采用熱重分析儀對石油焦熱解焦-CO2催化氣化反應(yīng)特性進行了實驗探究,實驗結(jié)果說明相同K2CO3添加量時,隨著溫度的升高,石油焦熱解焦-CO2催化氣化反應(yīng)完全所需的時間越少;相同氣化溫度,隨著K2CO3添加量的增加,亦有相同結(jié)果;與此同時,建立了適合石油焦熱解焦-CO2催化氣化

4、過程的正態(tài)分布動力學(xué)模型,并通過計算發(fā)現(xiàn),添加K2CO3后,其反應(yīng)活化能顯著降低,隨著K2CO3添加量的增加,活化能越低,并且石油焦熱解焦-CO2催化反應(yīng)存在明顯的動力學(xué)補償效應(yīng)。
　　最后,為了探究經(jīng)過高溫熱處理后的石油焦結(jié)構(gòu)變化,采用了傅里葉紅外譜和比表面積和孔容積測定儀對兩種高溫熱處理過的石油焦樣品進行表征。通過FTIR發(fā)現(xiàn),N2焦和H2O焦的表面官能團明顯與石油焦原樣表面結(jié)構(gòu)不同,并且H2O焦的表面的含氧官能團比N2焦要豐

5、富;通過比表面積和孔容積測定儀測定,H2O焦和N2焦各項孔結(jié)構(gòu)參數(shù)都大于比石油焦原樣,特別是H2O焦比表面積增大得更加明顯,并且含有更加豐富的微孔結(jié)構(gòu);隨著溫度的升高,無論是H2O焦還是N2焦,其氣化反應(yīng)進行得更加迅速。同一氣化溫度時,H2O焦的反應(yīng)性指數(shù)大于N2焦,說明H2O焦的氣化反應(yīng)性要好于N2焦;氣化溫度相同時,H2O焦的CO,CO2,H2釋放相比較N2焦更快;兩種焦在不同溫度下的氣體釋放規(guī)律同石油焦原樣的釋放規(guī)律一致,并且N2