煤热解与乙烷二氧化碳重整耦合过程研究
发布时间：2020-08-24 22:20
【摘要】：本文通过使用不同催化剂对乙烷二氧化碳重整与煤热解耦合过程(CP-CRE)进行考察,确定最适宜反应的催化剂,以获得更高的焦油收率。并将该过程与N_2气氛(CP-N_2)和甲烷二氧化碳重整气氛下的耦合过程(CP-CRM)进行比较,认识不同气氛下煤热解的焦油产率和组成。主要研究结果如下:(1)采用浸渍法制备了不同催化剂,在650 ~oC、乙烷CO_2碳碳摩尔比为1的条件下进行乙烷二氧化碳重整与煤热解耦合实验,通过实验发现,Ni/MgO催化剂适合耦合过程,由于MgO是碱性载体,对CO_2有良好的吸附作用,且NiO在MgO上有良好的分散性,不会使C_2H_6过度裂解产生积碳,可以有效的提升后续煤热解焦油产率。通过对比,发现相对于不同的活性组分,催化剂载体对焦油组成的影响更大。通过对Ni/Al_2O_3催化剂添加少量的MgO,可以提高NiO的分散度,有效减少催化剂的积碳,从而提高其催化活性和稳定性。(2)以Ni/MgO为催化剂,对CRM和CRE气氛下的热解过程与N_2气氛进行比较,发现淖毛湖煤的热解焦油产率随温度的升高呈现先增加后减小的趋势,并在650 ~oC达到最高值。耦合过程对焦油产率有一定的提升,且最高点时CP-CRM和CP-CRE过程的焦油产率分别为N_2气氛下的产率的1.19倍和1.26倍,耦合气氛下水产率随着温度的升高有较为明显的提高,热解半焦产率随着反应温度的升高而下降。(3)通过焦油模拟蒸馏分析,耦合过程产生的煤焦油相比于N_2气氛下得到的煤焦油,其轻质组分较多,重质组分较少。且温度的升高有利于焦油中轻质组分的增加。从焦油的核磁共振分析及GC、GC-MS分析,发现耦合过程促进焦油的加氢反应,且耦合过程相对于CP-N_2过程抑制了稠环结构的形成,从而产生了更多的苯、酚、萘类物质。说明在耦合过程中,重整过程产生的自由基加入,稳定了煤热解碎片,阻止其二次反应,从而产生了更多的单环芳香物,芳香氢总量增加。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ530.2
【图文】：
O2→ CH4+ 3CO + H2O H°25=180 kJ/mol G°25=12反应： CO + H2O H°25=41 kJ/mol G°25=28相比于 CRM 反应，一个优势就是当反应的ΔG < 0 时，有利于减少操作的消耗和延长催化剂的寿命。且 CRE 的匹配，耦合效果会更好[48]。乙烷和二氧化碳反应生成乙效方法[49]。在 ODEC 反应中，CO2作为氧化剂会比使用具体而言，ODEC 反应中 C2H6先被催化剂脱氢形成 C2过逆水气重整反应生成 CO[50]。且过量的 CO2可以）减少在较高的温度下形成的焦炭的量，从而提高转化学软件对 CRM，CRE 和 ODEC 反应的自由能从 298K 至 图 1.2，温度对ΔG 有很大的影响，由于反应物的稳定特的进行是有利的。在ΔG 为 0 时，CRE 相较于 CRM 和 足够高的情况下，CRE 和 ODEC 会同时发生。(1)
图 1.3 用 HSC 软件对乙烷 CO2重整及乙烷 CO2氧化脱氢反应热平衡时气体产物的分析[51]Fig.1.3 Thermodynamic equilibrium plots for CO2+ C2H6reaction at 1 atm from 373 to 1273 K and atinlet feed ratio of CO2: C2H6= 1 with products (a) CO, H2and H2O only (b) CO, H2, H2O and C2H4. Theplots were created by using Gibbs free energy minimization algorithm on HSC software.1.3.2 乙烷二氧化碳重整催化剂
O2→ CH4+ 3CO + H2O H°25=180 kJ/mol G°25=12反应： CO + H2O H°25=41 kJ/mol G°25=28相比于 CRM 反应，一个优势就是当反应的ΔG < 0 时，有利于减少操作的消耗和延长催化剂的寿命。且 CRE 的匹配，耦合效果会更好[48]。乙烷和二氧化碳反应生成乙效方法[49]。在 ODEC 反应中，CO2作为氧化剂会比使用具体而言，ODEC 反应中 C2H6先被催化剂脱氢形成 C2过逆水气重整反应生成 CO[50]。且过量的 CO2可以）减少在较高的温度下形成的焦炭的量，从而提高转化学软件对 CRM，CRE 和 ODEC 反应的自由能从 298K 至 图 1.2，温度对ΔG 有很大的影响，由于反应物的稳定特的进行是有利的。在ΔG 为 0 时，CRE 相较于 CRM 和 足够高的情况下，CRE 和 ODEC 会同时发生。(1)
本文编号：2802933
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ530.2
【图文】：
O2→ CH4+ 3CO + H2O H°25=180 kJ/mol G°25=12反应： CO + H2O H°25=41 kJ/mol G°25=28相比于 CRM 反应，一个优势就是当反应的ΔG < 0 时，有利于减少操作的消耗和延长催化剂的寿命。且 CRE 的匹配，耦合效果会更好[48]。乙烷和二氧化碳反应生成乙效方法[49]。在 ODEC 反应中，CO2作为氧化剂会比使用具体而言，ODEC 反应中 C2H6先被催化剂脱氢形成 C2过逆水气重整反应生成 CO[50]。且过量的 CO2可以）减少在较高的温度下形成的焦炭的量，从而提高转化学软件对 CRM，CRE 和 ODEC 反应的自由能从 298K 至 图 1.2，温度对ΔG 有很大的影响，由于反应物的稳定特的进行是有利的。在ΔG 为 0 时，CRE 相较于 CRM 和 足够高的情况下，CRE 和 ODEC 会同时发生。(1)
图 1.3 用 HSC 软件对乙烷 CO2重整及乙烷 CO2氧化脱氢反应热平衡时气体产物的分析[51]Fig.1.3 Thermodynamic equilibrium plots for CO2+ C2H6reaction at 1 atm from 373 to 1273 K and atinlet feed ratio of CO2: C2H6= 1 with products (a) CO, H2and H2O only (b) CO, H2, H2O and C2H4. Theplots were created by using Gibbs free energy minimization algorithm on HSC software.1.3.2 乙烷二氧化碳重整催化剂
O2→ CH4+ 3CO + H2O H°25=180 kJ/mol G°25=12反应： CO + H2O H°25=41 kJ/mol G°25=28相比于 CRM 反应，一个优势就是当反应的ΔG < 0 时，有利于减少操作的消耗和延长催化剂的寿命。且 CRE 的匹配，耦合效果会更好[48]。乙烷和二氧化碳反应生成乙效方法[49]。在 ODEC 反应中，CO2作为氧化剂会比使用具体而言，ODEC 反应中 C2H6先被催化剂脱氢形成 C2过逆水气重整反应生成 CO[50]。且过量的 CO2可以）减少在较高的温度下形成的焦炭的量，从而提高转化学软件对 CRM，CRE 和 ODEC 反应的自由能从 298K 至 图 1.2，温度对ΔG 有很大的影响，由于反应物的稳定特的进行是有利的。在ΔG 为 0 时，CRE 相较于 CRM 和 足够高的情况下，CRE 和 ODEC 会同时发生。(1)
【参考文献】
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本文编号：2802933
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