CH_4-CO_2气氛下低阶煤微波热解研究

发布时间：2017-04-29 01:05

  本文关键词：CH_4-CO_2气氛下低阶煤微波热解研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本论文考察了神木原煤及其热解半焦在微波场中的升温特性,研究了微波加热条件下半焦对CH_4-CO_2重整的催化性能,对比了CO_2/CH_4比例和反应温度对重整过程气体转化率及产物组成的影响,探讨了微波场中半焦的催化和失活机理;以CH_4-CO_2的混合气体作为热解反应气,添加少量半焦同时作为微波吸收剂和CH_4-CO_2重整催化剂,研究了微波加热条件下煤热解与CH_4-CO_2重整耦合过程中产物分布规律及焦油的生成机理。主要结论如下:(1)神木原煤吸收微波能力弱,在微波场中升温速率慢,不能达到煤热解所需要的温度,其650℃半焦是一种很好的微波吸收剂。(2)微波加热条件下,半焦催化甲烷裂解活性降低较快,添加二氧化碳可以明显提高半焦的催化活性和延长催化剂的寿命。(3)煤热解半焦可以同时作为微波吸收剂和CH_4-CO_2重整催化剂,与原煤混合参与微波热解过程。CH_4-CO_2气氛下神木煤微波热解焦油产率在700℃时达到最高,分别是相同温度N2和CH_4气氛下的1.97和1.47倍;新疆煤微波热解焦油产率在650℃时达到最高,分别是相同温度N2和CH_4气氛下的1.47和1.3倍。(4)GC-MS分析结果表明:焦油是一种很复杂的混合物,其中可检测组分达到了100多种,CH_4和CH_4-CO_2气氛可以使煤热解焦油中的可检测组分增加,改善焦油品质。相对于N2气氛,CH_4气氛下焦油中苯类和蒽类等多环芳烃含量增加,CH_4-CO_2气氛下神木煤热解焦油中芳香族化合物含量增加,脂肪族化合物的含量降低。
【关键词】：微波热解 半焦 催化 焦油 甲烷 二氧化碳
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ530.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1.引言9-25
• 1.1 我国能源现状9-10
• 1.2 煤焦油的制备10-15
• 1.2.1 煤的热解过程10-11
• 1.2.2 煤热解制焦油工艺11-12
• 1.2.3 提高煤热解焦油产率的主要途径12-15
• 1.3 甲烷催化转化技术研究15-19
• 1.3.1 甲烷转化催化剂研究进展15-18
• 1.3.2 甲烷气氛下煤的热解过程18-19
• 1.4 微波在煤热解过程中的应用19-21
• 1.4.1 微波加热原理19-20
• 1.4.2 微波技术在热解过程中的应用20-21
• 1.5 选题背景及研究意义21-22
• 1.6 研究内容及技术路线22-25
• 1.6.1 研究内容22-23
• 1.6.2 技术路线23-25
• 2.实验及分析方法25-31
• 2.1 试样的制备25
• 2.2 实验设备和方法25-26
• 2.3 产物产率计算26-27
• 2.4 分析设备与方法27-31
• 3.微波加热下半焦催化CH_4 -CO_2重整研究31-41
• 3.1 半焦的特性分析31-34
• 3.1.1 半焦的工业与元素分析31-32
• 3.1.2 半焦在微波场中的升温速率32-33
• 3.1.4 半焦在高温热解过程中气体的逸出规律33-34
• 3.2 CH_4-CO_2重整反应特性34-37
• 3.2.1 CH_4-CO_2重整过程主要化学反应34
• 3.2.2 反应时间对CH_4-CO_2重整反应的影响34-35
• 3.2.3 反应温度对CH_4-CO_2重整反应的影响35-36
• 3.2.4 CO_2/CH_4比例对CH_4-CO_2重整反应的影响36-37
• 3.3 反应前后半焦的结构特性37-40
• 3.3.1 半焦的红外光谱分析37-39
• 3.3.2 反应前后半焦的SEM分析39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 4 CH_4-CO_2气氛下煤的微波热解研究41-73
• 4.1 煤样的热失重分析41-42
• 4.2 半焦添加量对CH_4-CO_2气氛下煤微波热解过程的影响42-44
• 4.2.1 半焦添加量对升温特性的影响42-43
• 4.2.2 半焦添加量对热解产物分布的影响43-44
• 4.3 CO_2/CH_4比例对CH_4-CO_2气氛下神木煤微波热解过程的影响44-46
• 4.4 热解时间对热解产物分布的影响46
• 4.5 反应温度和反应气氛对煤的微波热解特性的影响46-49
• 4.6 热解产物分析与表征49-68
• 4.6.1 热解半焦特性分析49-50
• 4.6.2 热解焦油的GC-MS分析50-68
• 4.7 CH_4-CO_2气氛下新疆煤微波热解研究68-71
• 4.7.1 新疆煤的热重分析68-69
• 4.7.2 CH_4-CO_2气氛下新疆煤的微波热解69-71
• 4.8 本章小结71-73
• 5.结论73-75
• 参考文献75-81
• 作者简历81-83
• 学位论文数据集83

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