Na_2CO_3催化剂对福建高变质无烟煤比表面及气化反应特性的影响

基于对不同Na2CO3催化剂添加量煤样比表面积和热天平(800～950℃)的测定,分别进行了福建建欣混煤的吸附等温线和比表面积以及碳转化率和气化动力学的研究,Ⅱ型吸附、L3型脱附及H3型滞后环表明实验煤样具有明显两端开放的小孔和大孔、一端封闭的细颈瓶形及狭缝毛细孔的特征。催化剂在煤样微孔的填充和表面修平对气化反应活性起关键作用,在低催化剂(0～8%)区域,比表面积随添加量增加的递减致使碳转化率及反应速率增加;12%时,出现微孔比表面积最低、过渡孔比表面积最大及气化反应半衰期急剧下降的明显拐点,意味着煤样中主要发生气化反应的表面微孔达到催化剂充分填充的装载饱和度(LSL);15%～24%区域,超出微孔饱和填充的催化剂部分,进而填充过渡孔并相互覆盖,减小了表面修平与匀化作用而使碳转化率及气化速率基本达一定值。缩核模型可很好地模拟催化气化动力学过程,12%(LSL)时的反应活化能比原煤减少55%,呈现较高碳转化率及气化速率。

福建无烟煤Na_2CO_3催化气化过程的比表面变化特性

基于福建建欣无烟煤添加不同量Na2CO3时热天平850℃的水蒸气气化实验,考察了热解气化进程中Na2CO3的自身分解及与碳反应的失重变化。比表面分析仪测定了不同转化率煤样的吸脱等温线的演变规律,在低Na2CO3含量及低转化率时呈现为一端封闭的窄狭缝型微孔结构为主的微孔吸附Ⅰ型特征,高Na2CO3含量及高转化率时转变为有两端开口的开放性中孔和大孔吸附的Ⅱ型特征,超过12%Na2CO3饱和度时显示出裂隙孔和墨水瓶孔表面的H4型回线特征。BET及T-plot模型计算表征了不同量Na2CO3及不同转化率时的比表面积及孔径分布特性,所有比表面积均呈现随转化深度先增后减的变化,Na2CO3催化剂的加入及分散增加了碳活性点位数及气化速率,引起更多微孔的开辟、交联和微孔表面积的减小,Na2CO3添加量越大,比表面积先增后减越趋平缓。12%Na2CO3饱和度时催化剂的充分填充与均匀分散,导致更多难转化碳表面上微晶结构活性位的增加,在气化进程中会引起大量微孔开辟与交联扩孔,在深度转化终止气化反应时,所有比表面积均接近零值,表明了催化剂添加饱和度时转化程度最大及气化过程的均一性。