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《CaO對(duì)神木煙煤煤焦-CO2催化氣化反應(yīng)性及動(dòng)力學(xué)影響研究.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第1期(總第164期)煤化工No．1(TotalNo．164)2013年2月CoalChemicalIndustryFeb．2013CaO對(duì)神木煙煤煤焦一CO2催化氣化反應(yīng)性及動(dòng)力學(xué)影響研究陳鴻偉，武振新，高松(華北電力大學(xué)，河北保定071003)摘要在常壓、850℃1000℃氣化溫度、固定床上，研究了催化劑CaO含量對(duì)神木煙煤煤焦一c0。氣化反應(yīng)的影響，通過改進(jìn)隨機(jī)核化模型來計(jì)算煤焦氣化動(dòng)力學(xué)參數(shù)。實(shí)驗(yàn)表明：Ca0的存在對(duì)煤焦一cO氣化反應(yīng)有明顯的催化作用。在850℃950℃氣化溫度下，CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)在15％左右催化效果最好；在1000℃氣
2、化溫度下，Ca0質(zhì)量分?jǐn)?shù)在20％左右催化效果最好；添加了催化劑的煤焦樣品，指前因子和活化能之問存在一定的補(bǔ)償效應(yīng)。關(guān)鍵詞煤焦，c0，催化氣化，反應(yīng)性，動(dòng)力學(xué)，Ca0文章編號(hào)：1005—9598(2013)一01—0034—04中圖分類號(hào)：TQ530．2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A煤炭氣化是高效、潔凈利用煤炭的最主要途徑之合，加入一定量的去離子水制成煤漿，攪拌均勻后放一，前人研究已發(fā)現(xiàn)，堿金屬對(duì)煤氣化燃燒過程有催在干燥箱中烘干，溫度為120oC，時(shí)間為3h，然后把化作用l1]，但煤中存在的ca元素對(duì)煤氣化的催化作烘干的樣品放入坩堝中移至水平爐固定床，氮?dú)夥諊?/p>
3、用尚缺乏定量的研究。(流量400mL／min)，以20℃／min的升溫速率從室溫本文通過向煤中添加不同比例的CaO制作煤焦，緩慢升到750℃，在此溫度下保溫30min。然后在氮并在自行設(shè)計(jì)的固定床實(shí)驗(yàn)臺(tái)上研究了Ca0對(duì)神木氣氛圍(流量400mL／min)下，冷卻至室溫，即制得煤煙煤煤焦一c0。氣化反應(yīng)性及動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響，進(jìn)焦，密封保存。以催化劑CaO占混合物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)而認(rèn)識(shí)堿金屬在煤氣化中的作用，為優(yōu)化氣化工藝過表示，煤與催化劑Ca0有5種7昆合比例，0％(原煤)、程提供依據(jù)。5％、10％、15％、20％。煤焦制備過程中，惰性保護(hù)氣體和氣
4、化劑分別由1實(shí)驗(yàn)N。鋼瓶和c0。鋼瓶經(jīng)過減壓閥減壓、再通過氣體干燥1．1實(shí)驗(yàn)樣煤器后提供，氣體流量由轉(zhuǎn)子流量計(jì)控制，兩種氣體的實(shí)驗(yàn)所用樣煤為神木煙煤，通過標(biāo)準(zhǔn)篩篩分，選純度均大于99．9％。稱量過程均在同一臺(tái)電子分析天取粒徑<63m(>230目)的煤粉顆粒(排除內(nèi)、外擴(kuò)平上進(jìn)行，天平精度0．1mg，滿足實(shí)驗(yàn)要求。散影響)，其工業(yè)分析如表1所示。1．3固定床實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)在自行設(shè)計(jì)的豎直爐固定床實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行。表1煤的工業(yè)分析氮?dú)夥諊?流量400mL／min)下，以40℃／min的升溫^／％A／％V“／％FC／％速率從室溫快速升到設(shè)定溫度，待溫度穩(wěn)定后
5、把氮?dú)馇袚Q成c0(流量600mL／min)，進(jìn)行氣化反應(yīng)。電子天平與計(jì)算機(jī)相連，可以實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)均在常壓1．2煤焦的制備下進(jìn)行，恒溫氣化溫度分別為850℃、900℃、950℃、煤焦制備采用浸漬法，將煤與CaO按不同比例混1000℃收稿日期：2012—12—12作者簡介：陳鴻偉(1965一)，男，重慶，教授，博士，1986年本科畢業(yè)于華北電力大學(xué)電廠熱能動(dòng)力專業(yè)，主要從事高效、清潔燃燒及環(huán)境污染控制方面的研究，E-mail：hdchw66@126．com。2013年2月陳鴻偉等：CaO對(duì)神木煙煤煤焦一CO：催化氣化反應(yīng)性及動(dòng)力學(xué)影響研究一
6、352結(jié)果與討論2．1煤焦轉(zhuǎn)化率及氣化反應(yīng)速率的計(jì)算氣化過程中，煤焦轉(zhuǎn)化率計(jì)算式見式(1)：：0二f11Wo-W、式中：——煤焦轉(zhuǎn)化率，％；?！磻?yīng)初始時(shí)的樣品質(zhì)量，g；礎(chǔ)——反應(yīng)初始時(shí)樣品中灰的質(zhì)量，g；——反應(yīng)時(shí)刻t時(shí)的樣品質(zhì)量，g。本文引用改進(jìn)隨機(jī)核化模型，其計(jì)算式見式(2)：礎(chǔ)一In(1)(2)兩邊取對(duì)數(shù)，得式(3)：fllnt=ln[一in(1)卜ln(3)式中：、口——根據(jù)轉(zhuǎn)化率，用最小二乘法擬合得到。由于煤焦在不同轉(zhuǎn)化率下氣化速率不同，計(jì)算動(dòng)力學(xué)參數(shù)時(shí)，首先要確定以哪種氣化速率來進(jìn)行計(jì)算。本實(shí)驗(yàn)采用以反應(yīng)進(jìn)行時(shí)的實(shí)際碳基為基準(zhǔn)
7、的比氣化反應(yīng)速率k()，定義為單位質(zhì)量固定碳的轉(zhuǎn)化率，其計(jì)算式見式(4)：k()：一X(4)上-Xdt￡／m1n將式(2)代人式(4)得式(5)：(C)k()=佃[一ln(1一)])(5)煤焦的平均反應(yīng)速率k定義見式(6)：ljcJ。k()dx(6)2．2CaO對(duì)煤焦氣化反應(yīng)的影響圖l中(a)、(b)、(C)、(d)分別是850℃、900℃、950℃、1000℃氣化溫度下，催化劑CaO不同含量的煤焦樣品轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化曲線。由圖l可知，在850℃到1000℃溫度范圍內(nèi)，CaO作為催化劑對(duì)煤焦一·一原煤一_一5％CaO一▲一10％CaO一★一
8、15％CaO一·一20％CaO-CO氣化反應(yīng)催化效果明顯。圖1不同氣化溫度下煤焦轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化由圖1中(a)可知，在氣化溫度850℃下，隨著CaO含量在一定范圍
