煤焦與H2O和CO2的加壓氣化反應(yīng)性及動力學(xué)研究.pdf

1、由于能源的需要和環(huán)境的限制，煤氣化技術(shù)趨向于高溫高壓大型化發(fā)展。煤焦與單一H2O或CO2氣氛下加壓氣化反應(yīng)特性逐漸成為研究熱點。實際氣化過程中，煤焦與H2O和CO2同時發(fā)生反應(yīng)，而加壓條件下煤焦與H2O/CO2氣化反應(yīng)特性的研究鮮有報道，因此研究加壓情況下煤焦與H2O、CO2及H2O與CO2混合氣氛下氣化反應(yīng)特性有重要的現(xiàn)實意義和學(xué)術(shù)價值。
　　煤焦氣化是速率控制步驟，對煤焦的氣化反應(yīng)特性展開研究具有重要的意義，本研究試圖揭示：<

2、br>　?。?）壓力對氣化反應(yīng)速率的影響。
　?。?）礦物質(zhì)在程序升溫氣化過程中所起的作用。
　?。?）不同壓力下，煤焦在H2O/CO2混合氣化過程中焦-H2O與焦-CO2兩個反應(yīng)所存在的相互作用，為煤焦在加壓條件下氣化提供理論依據(jù)。
　　本文選用錫盟褐煤（XMC）為實驗原料，在固定床反應(yīng)器中，利用程序升溫?zé)峤獾姆椒ǎńK溫1000 oC），制備錫盟褐煤焦樣（XMCC）和脫灰錫盟褐煤焦樣（DXMCC），通過高溫高壓熱重分

3、析儀研究不同壓力下XMCC與單獨H2O和CO2及兩者混合氣氛下程序升溫氣化反應(yīng)特性，并對煤焦氣化過程中的動力學(xué)參數(shù)進(jìn)行計算，其主要結(jié)論如下：
　?。?）程序升溫氣化反應(yīng)過程中，XMCC在CO2氣氛下的氣化反應(yīng)速率隨著壓力的增加而增加，其活化能隨壓力的增加而減小；H2O及H2O/CO2氣氛下，XMCC氣化反應(yīng)速率隨壓力的增加呈現(xiàn)先增加后平穩(wěn)的趨勢，按照阿倫尼烏斯圖將其程序升溫氣化反應(yīng)可分為三個階段，第一階段氣化反應(yīng)活化能隨壓力的增加

4、而減小，為化學(xué)反應(yīng)速率控制，第二階段的活化能遠(yuǎn)小于第一和第三階段的活化能，此階段礦物質(zhì)起催化作用，第三階段氣化反應(yīng)活化能隨壓力的增加而增加，為產(chǎn)物脫附或擴散控制。DXMCC在單獨H2O或CO2及H2O/CO2共氣化下，其反應(yīng)速率隨壓力的增加而增加，相應(yīng)的氣化活化能隨壓力的變化呈現(xiàn)減小的趨勢。
　　（2）XMCC在程序升溫加壓共氣化過程的實際氣化反應(yīng)速率低于計算氣化反應(yīng)速率，焦-H2O與焦-CO2兩個反應(yīng)表現(xiàn)出抑制作用，而對于DXM

5、CC，實際碳轉(zhuǎn)化率曲線與計算碳轉(zhuǎn)化率曲線重合，焦-H2O與焦-CO2兩個反應(yīng)并沒有表現(xiàn)出相互作用，這可能是由于煤焦中礦物質(zhì)的選擇性催化作用。
　　（3）等溫氣化反應(yīng)過程中，XMCC在CO2氣氛下的氣化反應(yīng)速率隨著壓力的增加而增加，壓力指數(shù)n為0.24。由于氣化產(chǎn)物對煤焦氣化反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用，在H2O及H2O/CO2氣氛下，XMCC的氣化反應(yīng)速率隨壓力的增加呈現(xiàn)先增加后平穩(wěn)的趨勢，其壓力指數(shù)也呈現(xiàn)相同的規(guī)律。DXMCC在CO2及H2