生物质与神府煤催化共热解特性及机理研究

发布时间：2020-07-17 17:02

【摘要】：为提高陕西省煤炭高效清洁利用率和有效利用陕南优势生物质资源,本文以神府煤(SFC)和核桃壳(WS)为主要研究对象,在行星球磨机上进行机械力化学改性以负载K2CO3、Na2CO3、CaO、MgO和Fe2O3等催化剂,研究SFC、WS和椰壳(CS)在TG/DSC1型同步热分析仪和固定床热解装置中的热解和催化共热解反应特性,采用微分法和积分法分别计算了热解动力学,推导了热解和催化共热解反应机理。结果表明:SFC、WS和CS在热解和催化热解的主要阶段,失重量迅速增大,DTG呈现较大失重速率峰。SFC与WS和CS分别在不同的混合比例下共热解特性分为两个阶段:生物质快速热解阶段、生物质缩合与SFC快速热解过程的复合阶段。其中,w(WS)/w(SFC)=2:1和负载K2CO3的w(CS)/w(SFC)=1:2共热解产生的协同效果最好。负载催化剂对热解过程有一定影响,以K2CO3、CaO和Fe2O3的催化效果较明显。在450℃之前WS和CS的快速热解过程基本结束,SFC、WS和CS在500℃时热解过程较剧烈,450~700℃先是SFC的快速热解阶段(370~600℃)与生物质的脱氢缩聚阶段(≥450℃)重叠;然后SFC进入脱氢缩聚阶段(≥600℃)与生物质的脱氢缩聚阶段复合。基于动力学分析,运用FWO方法和Kissinger方法计算热解和催化共热解动力学,结果表明:负载K2CO3、Na2CO3、CaO、MgO和Fe2O3会降低SFC、WS和CS的热解活化能,K2CO3对SFC作用效果最明显,活化能降低近70KJ/mol,其次是CaO。对于WS和CS的催化热解效果则刚好相反。结合32种热解动力学最概然机理函数分析与活化能计算,发现SFC、WS和CS热解机理符合Z-L-T方程,即三维扩散模型;SFC以及负载K2CO3、CaO和MgO的SFC热解机理等符合Z-L-T方程,即三维扩散模型,负载Na2CO3和Fe2O3的SFC热解机理属于Jander方程,即三维扩散圆柱形模型。负载K2CO3和Na2CO3的WS和CS热解机理均属于三维扩散模型,负载CaO和MgO和Fe2O3的WS和CS属于三维扩散圆柱形模型。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ530.2;TK6

【参考文献】

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本文编号：2759700