煤熱解與氣化反應(yīng)性的研究.pdf

1、中國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)國之一，能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主的局面在今后幾十年內(nèi)不會(huì)有根本改變。目前中國的煤炭利用主要形式是直接燃燒，造成中國的煤炭利用效率低，環(huán)境污染嚴(yán)重。為此，中國從20世紀(jì)90年代開始大力推廣潔凈煤技術(shù)，其中煤氣化技術(shù)是重要的核心技術(shù)。煤氣的熱能利用效率高，污染少，便于運(yùn)輸和利用，得到廣泛應(yīng)用。而考察硫元素在熱解和氣化等轉(zhuǎn)化過程中的變遷規(guī)律將有助于脫硫工藝的開發(fā)和完善，降低污染，保護(hù)環(huán)境。本論文選取“煤熱解與氣化反應(yīng)

2、性的研究”作為研究課題，用固定床反應(yīng)器對(duì)三種煤進(jìn)行熱解實(shí)驗(yàn)研究，分析了熱解過程中氣態(tài)產(chǎn)物的分布，并借助非等溫?zé)嶂丶夹g(shù)對(duì)煤的熱解反應(yīng)性進(jìn)行了研究，從而取得相關(guān)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，以期為進(jìn)一步的基礎(chǔ)理論研究提供參考；通過固定床和流化床反應(yīng)器分析了煤焦與水蒸汽和二氧化碳?xì)饣橘|(zhì)的反應(yīng)性，對(duì)煤焦在CO<,2>氣氛下的反應(yīng)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析；實(shí)驗(yàn)還對(duì)熱解和氣化過程中硫的逸出規(guī)律進(jìn)行了研究。 熱解實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明： (1)煤的熱解反應(yīng)分三個(gè)階段

3、進(jìn)行，相同熱解條件下隨著煤階的增高，TG和DTG曲線逐漸向高溫區(qū)移動(dòng)，熱解各階段的失重量逐漸減少，隨著最大失重溫度的增加，煤的熱解反應(yīng)性減?。磺矣捎跓峤飧麟A段反應(yīng)機(jī)理和歷程的不同，取得的動(dòng)力學(xué)參數(shù)也有所不同，其活化能值介于8．93—72．23kJ/mol之間，進(jìn)行理論值與實(shí)驗(yàn)值的對(duì)比之后，發(fā)現(xiàn)兩者相關(guān)性較好。 (2)由于煤中含有化學(xué)鍵和結(jié)構(gòu)官能團(tuán)的不同，在熱解過程中，隨著熱解溫度的變化，不同煤種氣態(tài)產(chǎn)物的分布不同，其CO和CO<

4、,2>的生成量與煤中的氧含量有關(guān)，而生成的含氫氣態(tài)產(chǎn)物的逸出量與煤中H/O原子比有很大的關(guān)系。 (3)熱解過程中煤中的硫主要以H<,2>S和少量COS的形式逸出到氣相，生成含硫氣體的量與煤中含硫量密切相關(guān)。把煤經(jīng)過脫灰處理后，考察了酸處理前后熱解過程中硫的變遷規(guī)律，發(fā)現(xiàn)原煤中硫的逸出量較脫灰后有顯著降低，這是原煤中堿性礦物質(zhì)的固硫作用引起的。氣化實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明： (1)在水蒸汽氣化和CO<,2>氣化反應(yīng)過程中，三種煤的氣化

5、反應(yīng)性大小為伊泰煤焦>靈石煤焦>河津煤焦，三種煤的氣化反應(yīng)性與三種煤在熱解過程中的反應(yīng)性相同，這主要是由三種煤的煤階決定的，相同條件下，低階煤的熱解和氣化反應(yīng)性均高于高階煤：在900--1100℃范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，煤焦的氣化反應(yīng)性隨之提高，同時(shí)根據(jù)在反應(yīng)過程中碳轉(zhuǎn)化率與時(shí)間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)水蒸汽氣化的效果明顯好于CO<,2>的氣化效果。 (2)煤焦在兩種氣氛下的硫逸出規(guī)律有很大的差異，在CO<,2>氣氛下氣化，硫大部分以COS的