金山石油焦催化氣化反應(yīng)特性研究.pdf

1、目前石油焦的產(chǎn)量日益增加,如何有效利用石油焦已經(jīng)成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。由于石油焦與煤具有相同的化學(xué)組成,因此采用氣化方式來(lái)利用石油焦成為一條可行的途徑。但是石油焦的氣化反應(yīng)性很低,因此采用合適的催化劑來(lái)提高其氣化反應(yīng)性以及了解其產(chǎn)品氣的組成成分具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文以金山石油焦為研究對(duì)象,采用等體積浸漬法向石油焦中添加不同劑量的K2CO3,首先,利用固定床反應(yīng)臺(tái)架和在線煤氣分析儀對(duì)石油焦-水蒸氣催化氣化反應(yīng)特性進(jìn)行了相關(guān)

2、實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:石油焦-水蒸氣氣化反應(yīng)性很低,氣體釋放非常慢,加入K2CO3后有效降低了氣化反應(yīng)溫度,氣體釋放明顯加快,并且通過(guò)產(chǎn)物組分分析可以看到H2產(chǎn)率明顯提高以及CH4生成量有所減少;添加等量K2CO3時(shí),CO,H2,CO2,CH4釋放特性相似,氣化溫度越高,CO在氣體組分中百分含量增大,H2和CO2百分含量減少;相同氣化溫度時(shí),K2CO3添加量越多,氣體產(chǎn)物中CO的百分含量降低,CO2和H2的百分含量增加;CO2的生成量

3、與氣體產(chǎn)物H2百分含量正相關(guān),對(duì)于石油焦催化氣化制氫而言,存在一個(gè)溫度范圍,使得石油焦不僅具有較高的氣化反應(yīng)性,而且氣體產(chǎn)物中具有較高的H2產(chǎn)率。
　　本文還采用熱重分析儀對(duì)石油焦熱解焦-CO2催化氣化反應(yīng)特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明相同K2CO3添加量時(shí),隨著溫度的升高,石油焦熱解焦-CO2催化氣化反應(yīng)完全所需的時(shí)間越少;相同氣化溫度,隨著K2CO3添加量的增加,亦有相同結(jié)果;與此同時(shí),建立了適合石油焦熱解焦-CO2催化氣化

4、過(guò)程的正態(tài)分布動(dòng)力學(xué)模型,并通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn),添加K2CO3后,其反應(yīng)活化能顯著降低,隨著K2CO3添加量的增加,活化能越低,并且石油焦熱解焦-CO2催化反應(yīng)存在明顯的動(dòng)力學(xué)補(bǔ)償效應(yīng)。
　　最后,為了探究經(jīng)過(guò)高溫?zé)崽幚砗蟮氖徒菇Y(jié)構(gòu)變化,采用了傅里葉紅外譜和比表面積和孔容積測(cè)定儀對(duì)兩種高溫?zé)崽幚磉^(guò)的石油焦樣品進(jìn)行表征。通過(guò)FTIR發(fā)現(xiàn),N2焦和H2O焦的表面官能團(tuán)明顯與石油焦原樣表面結(jié)構(gòu)不同,并且H2O焦的表面的含氧官能團(tuán)比N2焦要豐

5、富;通過(guò)比表面積和孔容積測(cè)定儀測(cè)定,H2O焦和N2焦各項(xiàng)孔結(jié)構(gòu)參數(shù)都大于比石油焦原樣,特別是H2O焦比表面積增大得更加明顯,并且含有更加豐富的微孔結(jié)構(gòu);隨著溫度的升高,無(wú)論是H2O焦還是N2焦,其氣化反應(yīng)進(jìn)行得更加迅速。同一氣化溫度時(shí),H2O焦的反應(yīng)性指數(shù)大于N2焦,說(shuō)明H2O焦的氣化反應(yīng)性要好于N2焦;氣化溫度相同時(shí),H2O焦的CO,CO2,H2釋放相比較N2焦更快;兩種焦在不同溫度下的氣體釋放規(guī)律同石油焦原樣的釋放規(guī)律一致,并且N2