高变质无烟煤催化气化动力学及补偿效应

以碳酸钠为催化剂,利用热天平研究了福建建欣高变质无烟煤常压下水蒸气气化反应动力学,在800～950℃测定了碳酸钠加载量从0～18%时该无烟煤气化反应特性,确定了实验条件下碳酸钠催化剂加载饱和浓度,结果表明,加载催化剂后建欣无烟煤气化反应活化能大幅降低.得到了建欣无烟煤与水蒸气气化反应动力学缩芯模型,并给出相应的动力学参数.分析表明,该催化气化反应体系活化能E与频率因子A0之间存在动力学补偿效应,得出其补偿效应方程为ln,A0=8.66×10-5E-0.2827,等动力学温度为1 389 K.

高变质程度无烟煤热天平水蒸气催化气化动力学(Ⅰ)碳酸钠催化剂

以碳酸钠为催化剂,用热天平的等温热重法研究了4种高变质程度无烟煤（挥发分含量Vad=2.69%～4.35%）常压下纯水蒸气催化气化反应动力学.在加和不加Na2CO3条件下,测定了温度为750～950℃无烟煤的化学反应控制条件下的转化率与时间的关系.加Na2CO3的转化率与时间的关系用缩芯模型和修正体积模型进行了良好的拟合关联,得出这4种高变质程度无烟煤水蒸气催化气化反应的反应速率常数、活化能和指前因子,按反应速率常数表示的反应活性大小顺序为：永安丰筛＞永安加筛＞上京煤＞永定煤,活化能范围：147.70～199.79 kJ·mol-1.与不加催化剂的结果相比,加Na2CO3的具有更小的活化能和指前因子,低温（750～850℃）时催化效果更明显.

低活性无烟煤二氧化碳催化气化动力学——热天平等温热重法

以碳酸钠为催化剂,用热天平的等温热重法研究了4种低活性无烟煤(挥发分含量Vad=2.69%～4.35%)常压下二氧化碳催化气化反应动力学.考察了消除内外扩散影响的化学反应控制实验条件.测定了温度为750～950℃低活性无烟煤的转化率与时间的关系.并对这一关系用缩芯模型、均相模型以及修正模型进行了拟合关联,得出4种低活性无烟煤二氧化碳催化气化反应的活化能、指前因子和反应速率常数,其活性大小顺序为:上京煤>永安加筛>永安丰筛>永定煤,活化能区间范围:122.27～214.72kJ·mol-1,与文献给出的高活性煤种催化气化活化能范围相一致.

小型固定床煤催化气化动力学研究

以K2CO3和内蒙褐煤为研究对象,在小型固定床上考察了催化剂负载量、温度,氢气以及水蒸气分压对碳转化率和气化反应速率的影响。结果表明,K2CO3对煤焦-水蒸气气化反应有明显的催化作用,700℃,当添加10%的K2CO3,碳的转化率为70%,氢气的含量对煤焦-水蒸气的反应有明显的抑制作用,并采用n级速率方程和Langmuir-Hinshelwood速率方程考察了水蒸气分压的影响,分压提高,煤焦-水蒸气气化反应活性提高,采用n级速率方程得到煤-水蒸气气化反应级数为0.87,活化能为169.2k J/mol;采用L-H方程得到活化能为121.9k J/mol。

高变质福建无烟煤连续流化床混合气催化气化

连续流化床(内径123 mm、高1.2 m)中,采用工业纯碱(碳酸钠)为催化剂进行了高变质程度无烟煤-福建永安煤(低挥发分Vad=5.47%、高灰Aad=29.45%)混合气(空气/水蒸气)催化气化的研究,考察了催化剂质量分数、气化温度、水汽比等操作参数的影响。实验结果表明,工业纯碱作为催化剂添加5%可使碳转化率增加3倍,实现了煤的高效转化;气化温度有明显催化气化促进作用,超过900℃时,流化床内易结渣。从同时满足高产气率及高煤气热值两个指标出发,在适宜操作条件(碳酸钠质量分数5%、850℃~880℃、适宜水汽比)下,产气率提高2倍,从无催化剂时的2.13m3/kg^2.15m3/kg提高到4.2m3/kg^5.1m3/kg;煤气热值提高5倍,从1.0M J/m3左右提高到5.0M J/m3;表明工业纯碱进行高变质福建无烟煤流化床混合气催化气化具有重要的工业应用价值和现实的开发意义。

Fe基催化剂在生物质催化气化中制富氢气体的应用

生物质气化过程中产生的焦油,是阻碍生物质气化发展的一个主要原因。为减少合成气中的焦油、增加氢气产率,可以采用物理方法和化学方法去除生物质气化气中的焦油。介绍了生物质催化制氢常见的几类催化剂,分析了不同氧化状态的Fe基催化剂的催化能力、催化反应机理及性能。总结了气化炉中氧势、载体类型及其Fe催化剂相互作用对Fe基催化剂产生的影响。介绍了新型的化学链气化技术,并分析了生物质化学链气化中Fe基载氧体的性能、载体对Fe基载氧体的影响,以及添加了La,Mn,Ni等元素的新型复合Fe基载氧体的性能。最后,对Fe基催化剂的研究方向作出展望。

光辐照驱动水-碳低温催化制氢实验研究

在氙灯模拟的太阳光聚光反应系统上,以K2CO3作为催化剂进行了700~720℃条件下的水-碳低温催化制氢实验。结果表明,催化作用下的产氢速率是未添加催化剂时的10倍,催化剂添加量在10%~20%时反应产氢率没有本质的区别。具体分析了K2CO3催化水-碳制氢反应的氧转移机理,并用该机理对反应产物中出现的氢、氧不平衡现象做出了解释。实验中,光能转换化为化学能的效率达到13.12%,优于光伏法制氢效率10.85%。最后对进一步提高能量转换效率提出了可参考的思路。

纯碱软化-汽提脱氨法处理SE水煤浆气化废水

对纯碱软化-汽提脱氨法预处理SE水煤浆气化废水的工业化运行效果进行分析。结果表明,在控制废水流量为160 m^(3)/h,废水pH为10.5~11,沉降槽依次投加NaOH、Na_(2)CO_(3)、聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM),汽提塔维持蒸汽流量为7.5~8.5 t/h、压力为0.14~0.16 MPa、塔釜温度不大于125℃的条件下,出水硬度可降至174 mg/L、氨氮质量浓度降至17 mg/L,各项污染物指标优于设计值。

碳酸钾对生物焦水蒸气气化性能的影响

以落叶松炭、椰壳活性炭为原料,在微波固定床水蒸气气化装置上考察了碳酸钾添加方式和添加量对生物焦水蒸气气化性能的影响。结果表明:与传统的浸渍法相比,机械混合法操作简单,具有更高的水转化率、碳转化率、合成气产率、氢气产率,且气化气中合成气的占比更高。在生物焦催化气化过程中存在饱和K_(2)CO_(3)添加量,水蒸气气化反应活性越低的生物焦的K_(2)CO_(3)饱和添加量越高。在不添加和低K_(2)CO_(3)添加量的条件下,生物焦的气化性能主要取决于其原料的特性,而随着K_(2)CO_(3)添加量的增加,原料气化性能的差异逐渐弱化,K_(2)CO_(3)的催化作用占据主导,当添加量大于所有原料的饱和添加量之后,生物焦原料的差异性不再成为生物焦气化反应性能的影响因素。在饱和K_(2)CO_(3)添加量下,落叶松焦炭最高的水转化率和碳转化率可分别达到96%和72%,最高的合成气产率和氢气产率分别为每千克生物焦1 268 g和105 g,分别是相同反应条件下未添加K_(2)CO_(3)反应体系的4.7倍和2.1倍。在显著改善生物焦的水蒸气气化活性的同时兼顾反应的经济性,质量分数1.25%~5%是较佳的K_(2)CO_(3)添加量。