褐煤直接/分级催化气化制富H 2 /CH 4 气实验研究

发布时间：2024-11-10 20:20

　　目前,石油、天然气日益减少,全世界面临能源短缺的巨大挑战。我国“富煤、贫油、少气”的能源结构特点,决定了我国未来很长一段时间内以煤为主的能源利用形势。褐煤是一种挥发分含量高、气化活性好的低阶煤,是煤气化技术的优质原料。因此,将褐煤通过清洁、高效的气化手段转化为H2、CH4等热值高、污染小、用途广的气体,对于缓解我国油气短缺的问题具有重大战略意义。本文选取鄂尔多斯褐煤为原料,采用直接催化气化和分级转化催化气化两种方式考察了褐煤的催化气化特性,主要结论如下。首先,以廉价金属化合物为原料制备了Ca/Fe双活性组分复合催化剂,考察对鄂尔多斯褐煤的催化反应活性,同时研究了其气化产H2、CH4的性能。结果表明,Ca/Fe催化剂体系中,Ca5Fe7.5催化剂催化活性最佳,催化褐煤气化的碳转化率最高,高达76.27%,比非催化气化时增加39.14%,提高105.41%;H2产率高达2.25L/g carbon,比非催化气化时提高1.86倍,H2体积分数提高15%。然后,对Ca/Fe复合催化剂的物相、表面形貌及还原特性进行表征,研究催化反应机理,并采用经典动力学模型对实验结果进行拟合。结果表明,复合化剂中...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及意义
        1.1.1 课题研究背景
        1.1.2 选题目的及意义
    1.2 煤催化气化技术的研究现状
        1.2.1 煤气化技术的发展
        1.2.2 煤催化气化催化剂的研究进展
        1.2.3 煤催化气化反应机理的研究
        1.2.4 煤催化气化反应动力学模型
    1.3 褐煤分级转化多联产技术简介
        1.3.1 按转化过程分类
        1.3.2 按反应器类型分类
    1.4 热解条件对煤热解特性影响的研究现状
        1.4.1 热解气氛对煤热解特性影响的研究
        1.4.2 热解温度对煤热解特性的影响
    1.5 半焦气化技术的发展现状
        1.5.1 半焦气化反应性的研究
        1.5.2 半焦气化反应机理的研究
    1.6 课题研究内容与创新点
        1.6.1 研究内容
        1.6.2 创新点
2 褐煤直接催化气化Ca/Fe复合催化剂的研究
    2.1 引言
    2.2 Ca-Fe双活性组分催化剂的制备
        2.2.1 原料
        2.2.2 制备方法
    2.3 实验部分
        2.3.1 实验原料
        2.3.2 实验装置与流程
        2.3.3 催化剂的表征技术
        2.3.4 实验数据处理方法
    2.4 实验结果与讨论
        2.4.1 单组分Ca、Fe化合物催化的活性
        2.4.2 Ca/Fe双活性组分催化剂的表征
        2.4.3 Ca/Fe双活性组分催化剂的催化特性
    2.5 褐煤催化气化反应机理和动力学的研究
        2.5.1 反应机理分析
        2.5.2 反应动力学模型拟合
    2.6 本章小结
3 气氛与温度对褐煤热解特性的影响
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 热解装置与热解条件
        3.2.2 热解产物分析与表征
        3.2.3 数据处理方法
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 气氛与温度对热解产物收率的影响
        3.3.2 气氛与温度对热解气组成的影响
        3.3.3 气氛与温度对焦油组成的影响
        3.3.4 气氛与温度对半焦结构和性质的影响
    3.4 本章小结
4 褐煤半焦一步甲烷化反应性的研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 固定床气化反应系统
        4.2.2 实验数据处理方法
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 不同热解气氛制备半焦的甲烷化反应性
        4.3.2 不同热解温度制备半焦的甲烷反应性
    4.4 本章小结
5 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 工作展望
参考文献
致谢
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本文编号：4011902