基于铁基载氧体的神东煤热解半焦气化反应特性研究

发布时间：2021-04-22 10:40

　　煤气化技术是煤炭深度加工生产合成气的关键技术,是煤炭清洁高效利用的核心内容,因此,大力发展煤气化技术是社会发展的需要。发展以煤热解、气化为主的多联产技术是实现煤综合利用的有效手段,半焦作为煤热解的固体产物,具有非常重要的研究价值。首先,本文以神东煤热解半焦为研究对象,考察了半焦的热解特性和气化反应特性。研究发现:随着热解终温的升高,半焦的失重率降低,失重速率增大,DTG曲线向高温区移动。半焦以10°C/min、30°C/min、50°C/min升温速率热解时,失重率在15%-16%之间,基本保持一致,但随着升温速率的提高,半焦的最大失重速率增大,DTG曲线向高温区移动。以30°C/min、300°C/min升至终温气化时,快速升温气化有助于气化反应的进行,提高了半焦的气化反应活性,但高温时,受煤中灰分的影响,半焦的反应活性降低。由等温气化反应动力学可知,均相模型更能准确地描述气化反应过程,慢速升温和快速升温气化时的反应活化能分别为192.65 kJ/mol和185.16 kJ/mol,比较可知,指前因子减小,快速升温气化相比于慢速升温气化反应活化能降低了7.49 kJ/mol。其次,本... 

【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 概述
        1.1.1 我国的能源现状
        1.1.2 煤炭资源的利用及存在的问题
    1.2 煤气化
        1.2.1 煤的气化过程
        1.2.2 煤催化气化过程
        1.2.3 国内外煤气化主要工艺
    1.3 半焦利用现状
        1.3.1 半焦利用现状
        1.3.2 半焦气化反应影响因素
    1.4 化学链气化技术
        1.4.1 固体化学链气化技术
        1.4.2 载氧体的制备方法
    1.5 选题背景及本文研究内容
        1.5.1 选题背景
        1.5.2 本文研究内容
第二章 实验装置及实验方法
    2.1 引言
    2.2 实验样品
        2.2.1 实验样品的选取以及基本性质研究
        2.2.2 半焦的制备
        2.2.3 载氧体的制备
    2.3 气化实验装置与方法
        2.3.1 实验装置
        2.3.2 实验方法
    2.4 表征方法
        2.4.1 半焦的FTIR分析
        2.4.2 原煤及半焦的SEM表征
2-TPR）表征">        2.4.3 程序升温还原（H₂-TPR）表征
        2.4.4 X射线粉末衍射（XRD）表征
    2.5 实验数据数理方法
    2.6 实验设备及药品规格
第三章 神东煤热解半焦的气化反应特性研究
    3.1 引言
    3.2 神东煤热解半焦的基本性质
        3.2.1 工业分析和元素分析
        3.2.2 半焦的红外光谱图
        3.2.3 半焦的电镜分析
    3.3 神东煤热解半焦的热解特性
        3.3.1 热解终温对半焦热解特性的影响
        3.3.2 程序升温速率对半焦热解特性的影响
    3.4 神东煤热解半焦的气化反应特性
        3.4.1 气化温度对半焦气化反应性的影响
        3.4.2 程序升温速率对半焦气化反应性的影响
    3.5 等温气化反应动力学
        3.5.1 均相模型（HM）
        3.5.2 缩核模型（SCM）
    3.6 本章小结
第四章 铁基载氧体/半焦混合气化反应实验研究
    4.1 引言
    4.2 铁基载氧体/半焦混合热重实验研究
        4.2.1 氮气气氛下铁基载氧体/半焦混合热重实验
        4.2.2 二氧化碳气氛下铁基载氧体/半焦混合热重实验
        4.2.3 氮气气氛与二氧化碳气氛下的结果对比
    4.3 铁基载氧体/半焦混合气化实验影响因素
        4.3.1 惰性载体对载氧体与半焦反应性的影响
        4.3.2 反应温度
        4.3.3 焙烧温度
        4.3.4 半焦的性质
        4.3.5 载氧体/半焦质量比
    4.4 铁基载氧体/半焦混合固定床实验研究
        4.4.1 氮气气氛
        4.4.2 二氧化碳气氛
        4.4.3 反应温度
    4.5 载氧体的表征
2-TPR）表征">        4.5.1 程序升温还原（H₂-TPR）表征
        4.5.2 X射线粉末衍射（XRD）表征
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 本文总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]不同载气气氛下煤样热解特性及其动力学参数研究[J]. 王小华,赵洪宇,宋强,李玉环,舒新前.  煤炭工程. 2019(01)
[2]煤气化技术及气化炉实际应用现状综述[J]. 袁悦婷,袁秋华,李伟斌,姚根有,潘登峰.  化工设计通讯. 2019(01)
[3]大力推进煤的清洁高效利用[J]. 聂银元.  能源研究与利用. 2018(06)
[4]煤质对壳牌煤气化工艺操作的影响[J]. 杨泽亮.  山西化工. 2018(06)
[5]国内煤气化技术运行现状分析[J]. 李仁杰.  石化技术. 2018(11)
[6]Thermodynamic Analysis of Formation of Low-carbon Olefins via Coal Gasification Coupling C1 Reaction[J]. Xu Jing,Tu Nan,Liu Tong.  China Petroleum Processing & Petrochemical Technology. 2018(03)
[7]中国煤化工技术的发展与新型煤化工技术研究[J]. 梁西超.  化工管理. 2018(24)
[8]化学链技术在煤炭清洁高效利用中的研究进展[J]. 史晓斐,杨思宇,钱宇.  化工学报. 2018(12)
[9]浅析褐煤半焦成型技术及利用前景[J]. 王东升,白向飞,刘明锐,丁华.  煤质技术. 2017(06)
[10]生物质焦与煤焦二氧化碳气化特性实验研究[J]. 赵振虎,卢子斌,申赫男.  煤气与热力. 2017(08)

博士论文
[1]低阶煤热解半焦的气化反应特性研究[D]. 范冬梅.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2013

硕士论文
[1]K/Ca/Fe化合物在煤焦气化过程中的催化作用研究[D]. 胡洋.安徽理工大学 2018
[2]生物质与煤的共气化特性研究[D]. 闫小霞.西北大学 2017
[3]CaSO4/CaO载氧体的CO化学链燃烧反应研究[D]. 邢艳彬.昆明理工大学 2017
[4]煤焦与H2O和CO2的气化反应特性及动力学研究[D]. 杨志荣.太原理工大学 2016
[5]松木/铁基载氧体化学链气化反应特性研究[D]. 张松.重庆大学 2015
[6]铁基载氧体/煤化学链气化反应及动力学研究[D]. 程煜.青岛科技大学 2013
[7]煤焦水蒸气气化过程中双金属催化剂的协同作用及机理研究[D]. 胡婕.华东理工大学 2013
[8]低中变质程度煤的结构特征及热解过程中甲烷、氢气的生成机理[D]. 段春雷.太原理工大学 2007
[9]煤及其显微组分热解气化反应特性研究[D]. 丁华.煤炭科学研究总院 2006



本文编号：3153633