水热提质煤的CO2气化特性研究

采用高压反应釜对低变质煤进行不同温度(100℃~250℃)的水热提质,采用非等温热重分析法对不同提质煤进行CO2气化特性分析。结果表明:水热提质煤样表面形貌发生较大变化,整体结构收缩,表面致密化,并产生裂缝和断裂。250℃的水热煤样表面光滑,且表面裂缝和断裂明显。原煤和提质煤在气化过程中均经历了热解和碳气化两个主反应段。随水热温度增加,提质煤由于挥发分含量减小使其热解段的反应速率下降明显,而碳气化段反应速率增加不明显。在碳气化段,提质煤的碳转化率随水热温度升高而稍增加,煤焦气化活性指数整体上略呈增大趋势。

淮南煤焦在不同压力下的CO_2气化反应性

选取淮南烟煤在不同升温速率条件下制得的快焦和慢焦,采用高温加压热重分析仪考察其在不同压力下的CO2气化特性并计算气化反应动力学参数。研究表明:快速热解煤焦(HN-RP)的表面较为疏松,相比慢速热解煤焦(HN-SP),孔隙结构显得更为发达;相较于快焦,慢焦平行定向程度更高,芳香层片尺度也更大,即碳微晶结构有序化程度更高,因而煤焦气化反应活性较差;反应压力的增加使活性中间络合物C(O)含量增加,其附着在煤焦的表面使煤焦的气化反应速率增大;总包气化反应动力学表达式可以很好地对煤焦的加压气化反应动力学参数进行计算,在主要的反应区域内,得到的相关系数均大于0.988,且随着反应压力的增大,快焦和慢焦的气化反应级数n都有逐渐减小的趋势。

低变质煤水热提质及气化特性研究

将低变质煤在高压反应釜中进行不同温度(100℃~250℃)的水热提质试验,然后采用非等温热重分析法对不同提质煤进行CO2气氛下的气化特性分析。分析结果表明,水热提质后煤样表面形貌发生较大变化,煤整体结构发生收缩,表面结构致密化并产生裂缝和断裂。原煤和提质煤在气化过程中均经历了热解和碳气化这2个主反应段。随着水热温度增加,提质煤由于挥发分含量减小使其热解段的反应速率明显下降,而碳气化段反应速率增加不明显;在碳气化段,提质煤的碳转化率随着水热温度的升高而有所增加,煤焦气化活性指数整体上略呈增大趋势。研究表明,该低变质煤提质后的气化活性受物理孔隙结构变化的影响可能超过煤阶和化学微晶结构等因素的影响。

芒草热解焦的制备及其CO2气化反应动力学及机理分析

利用傅里叶红外光谱仪、扫描电镜和低温氮吸附法表征芒草热解焦的物化特性,采用非等温法和主曲线法结合研究芒草热解焦CO2气化反应机理。结果表明:随着制备温度的升高,芒草热解焦的有机质减少;热解过程有利于孔隙结构的形成,增大了热解焦比表面积和孔容,600℃时芒草热解焦(MPC600)的微孔率最大,为86.73%;随着制备温度和气化升温速率的升高,芒草热解焦气化反应的最大失重速率温度向高温侧偏移。采用Ozawa法对芒草热解焦气化动力学参数进行计算,制备温度为400、600和800℃的芒草热解焦平均活化能分别为171.87、181.20和184.45kJ/mol;所有制备温度下获得的芒草热解焦的活化能与转化率无关,反应可用单一的动力学机理函数描述。主曲线法判定动力学模型机理函数结果表明:芒草热解焦气化动力学符合一维相边界反应(R1)机理。