高温铜渣去铁尾渣催化气化煤的实验研究

发布时间：2020-08-08 21:21

【摘要】：固态热载体气化工艺用于煤热解进行气化所需的外部热量,经常采用沙粒、煤灰、半焦等作固态热载体,该法加热快速,热载体与气化产物易分离,产能大,有效避免传统外热式传热慢、产能小及内热式消耗部分气化资源(燃烧气化用煤)提供热量的缺点；本文以铜渣资源利用和能量转化为基本出发点,结合余热利用、催化具有的优势,以煤为原料作气化,对高温铜渣去铁尾渣催化煤气化特性、反应前后尾渣形貌特征及反应催化机理进行了探索研究。实验自行搭建的固态热载体催化气化装置(固定床),以劣质煤为气化原料,铜渣去铁尾渣为固态热载体及催化剂,CO2为气化剂,达到将劣质煤提质(提高热值)的目的,实验考察了气化温度、煤粒度、热解制焦的温变速率和制焦终温等条件对该实验气化特性的影响。对五种高温铜渣去铁尾渣催化气化煤作同气化实验条件一致情况下的热失重特性分析,计算得煤快速热解段的表观活化能为175.92kJ/mol,同等情况下,1～5号配渣煤样的快速热解段平均表观活化能为154.66kJ/mol,较煤样快速热解活化能降低12.09%；1～5号配渣煤样在弱氧气化段的平均表观活化能为15.08kJ/mol,相较煤样半焦气化段的表观活化能(17.22 kJ/mol)降低12.39%,说明该尾渣催化气化煤的效果显著；高温铜渣去铁尾渣催化劣质煤与CO2气化实验得到示范指导方案：反应器采用固定床,以劣质煤为气化原料,渣温1200℃,煤粒度约40目,渣与煤混合质量比1.8,N2气氛,自然冷至1000℃保温20min使煤完全成焦,后CO2气氛(200ml/min)下,做1000-700℃控制降温70min的产气热值(18.32MJ/m3)最高,属于中值燃气；催化煤气化过程产生更多裂缝、微小孔,使得煤焦比表面积增大,加速煤焦与CO2的气化速率；铜渣去铁尾渣与混合焦化物的X射线衍射、扫描电镜及能谱检测分析：渣中的催化组分为硅铝酸钙(2CaO·Al2O3·SiO2),硅铝酸钙均匀分散于煤焦表面且晶体中硅铝氧结构可形成酸中心([SAO]H+),该过程发生于晶体中Ca2+吸附稠环芳烃,硅铝基团的负电性可使烷基侧链C上一个氢质子转移到基团铝位上,形成酸中心(简写[SAO]H+),利于烷基侧链脱除,加速煤气化进程。本文提出了一种余热利用与催化相结合提质低活性劣质煤的思路,其中催化气化既可提高余热利用率、一次性余热利用又能避免廉价催化剂的循环性问题,对能源再利用的工业化进程具有推进意义。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ546

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本文编号：2786128