煤催化气化工艺中碱金属腐蚀刚玉质耐火材料的实验研究

针对煤催化气化反应器设计中遇到的材料问题,采用碳酸钾及催化气化工况富含碱金属气化灰渣为实验原料,进行了碱金属腐蚀刚玉质耐火材料的实验研究。着重考察了有氧空气气氛和无氧还原性气氛、反应温度、反应时间、碱金属存在形态对腐蚀行为的影响,并结合SEM-EDX、XRD、核磁Al谱等表征手段,研究了反应前后碱金属和刚玉质耐火材料的成分、物相及结构变化。结果表明,碱金属对耐火材料腐蚀行为受反应的温度、气氛、时间及碱金属存在形态等因素影响较大。分析表明,有氧空气气氛下腐蚀尤为严重的原因是,原料中存在的钾与刚玉耐火材料发生化学反应生成新的钾的铝酸盐物相,且其含量随温度升高、反应时间延长而增加。

煤与生物质共气化制甲烷实验研究

以烟煤和高粱秸秆为研究对象,在小型加压固定床反应器上考察了压力3.5MPa及温度700℃条件下制焦方式、煤/生物质混合比和气固接触时间对煤与生物质共气化制取富甲烷气体过程中水蒸气气化反应和甲烷化反应的影响.结果表明,对于水蒸气气化反应,煤焦和生物质焦共气化时不能观察到明显的协同作用;对于甲烷化反应,高粱秸秆焦的甲烷化反应活性高于煤焦的甲烷化反应活性,当对高粱秸秆水洗后,高粱秸秆焦的甲烷化反应活性降低至与煤焦的甲烷化反应活性相当,分析表明,水洗后高粱秸秆焦碱金属钾的含量显著降低,说明高粱秸秆焦中碱金属钾的存在是高粱秸秆焦甲烷化反应活性较高的主要原因.增加气固接触时间,有利于提高甲烷产率.

新疆气化用煤煤质特点及结渣性研究

新疆煤炭储量丰富,煤质反应活性高,适用于煤电、煤化工生产。煤催化气化技术,作为先进的第3代气化技术,是煤制天然气最有效的工艺途径之一。本研究在新疆伊犁及准东煤化工基地选取6种典型煤种,研究其煤质属性,考察其作为催化气化用煤的适用性。在催化气化工况气氛下利用压差法烧结温度测定装置对各煤灰进行初始烧结温度测试,并结合XRD及Factsage热力学软件计算结果,推测灰中矿物质间的反应及矿物的转变特性,研究矿物质变迁规律,探索结渣性及结渣机理。结果表明,所选地区煤种的煤灰中因难熔化合物氧化铝较低、碱性化合物高,总体灰熔点不高,对于采用固态排渣形式的煤气化工艺具有相对较高的结渣风险。所选煤种总体灰熔点较低,具有高钾钠、低铝特点的准东煤(西黑山、大井矿)更易结渣,用于催化气化工艺结渣风险高。哈密广汇煤具有相对高的熔融温度,作为催化气化工艺用煤结渣较小。负载碳酸钾催化剂后,煤灰烧结温度发生了大幅降低;而钙催化剂添加对烧结温度的影响,受煤种灰成分影响较大。煤灰中硅含量高,添加K催化剂会进一步加剧结渣风险;对于铁含量高的煤,在还原性气氛下,添加K、Ca催化剂均存在较大结渣风险。对于灰分低的煤种,碳酸钾催化剂添加对煤灰熔点及烧结温度影响较大;催化气化工况气氛下,煤灰中硅、铁、钙矿物质的存在使结渣加剧。

气相色谱-质谱法分析高温加氢气化煤焦油中主要组分的实验研究

建立了高温煤焦油中苯、甲苯、二甲苯、苯酚、萘、芴、蒽、菲、芘这9种主要组分的气相色谱-质谱(GC-MS)实验分析方法。将高温煤焦油样品中分离出的焦油层用二氯甲烷溶解,加入一定量的对溴氟苯作为内标,然后用气质联用仪进行定性定量分析。分析结果表明:这9种主要组分线性关系良好,相关系数均在0.990以上,加标回收率范围为97.3%到109.8%,相对标准偏差范围为0.56%到7.50%。该方法可准确定量分析高温煤焦油中苯等9种主要组分的含量。

煤气化技术的现状及发展趋势

我国是煤资源消耗大国。随着近几年科技的不断进步,国内燃煤方式以及需求量也持续增多。如何提升煤炭资源燃烧效率,降低对自然环境的污染逐渐成为企业乃至科研工作者面临的重要课题。文章作者,从事煤气化技术研究多年,借此文就当前煤气化技术现状进行综述,并就其发展趋势进行展望。

煤加氢气化半焦气流床气化性能实验研究

文中对加氢气化400 t/d示范装置所得的半焦气化活性进行实验研究,实验在3 t/d平焰型粉煤气化平台上进行。实验结果表明:加氢气化半焦气化产品气中有效气体积分数为87%,碳转化率达到97%。在相同测试平台上,对比加氢气化半焦和原煤的气化性能,总碳转化率高0.3%,有效气体积分数低1.8%,加氢气化半焦气化活性并未因挥发分体积分数低而降低。对加氢气化半焦的孔隙结构进行表征,分析结果发现,加氢气化半焦的比表面积可达到157.91 m 2/g,孔隙以微孔和介孔为主,正是加氢气化反应过程中所形成的丰富的孔隙结构,加快了气化剂的扩散速度,进而保证了半焦的气化活性。实验结果验证了加氢半焦经气化制氢的技术可行性,为加氢气化技术工业化放大提供了数据支撑。

山西省煤炭利用现状及发展建议

介绍了山西省煤炭利用现状,分析了当前形势下山西省煤炭在外运、发电、焦化和煤化工方面面临的困境,并以此为基础提出了相应的解决方案和建议。

危废回转窑焚烧灰、渣等离子熔融试验研究

危废回转窑焚烧灰、渣等离子焙融试验依托等离子炬提供的高密度、高温热源,实现熔渣玻璃体含量、酸溶失率及重金属浸出率全部达标。介绍了危废焚烧灰、渣等离子熔融装置工艺流程和试验方案,通过对等离子空气炬、氮气炬、蒸汽炬3种工况条件下危废灰、渣熔融的能耗、熔化速度、等离子炬烧蚀、烟气排放和熔渣检测结果进行分析对比,为下一步工业化提供大量的数据基础和运行经验。试验结果表明:蒸汽炬作为高温热源,无氧化气氛,烟气中无氮氧化物和二噁英、热效率高,可实现真正的“近零排放”。

煤气化廉价催化剂研究进展

煤的催化气化是提高煤气化效率的重要途径。传统碱金属和碱土金属催化剂存在价格高、回收困难等缺点,未能真正工业化,而廉价催化剂由于低廉、可弃和环保等优点被广泛研究。文章介绍了煤气化廉价催化剂的种类,包括单一催化剂、复合廉价催化剂、生物质以及工业废弃物等。阐述了各类廉价催化剂对煤的气化活性和产物组成的影响,并对煤气化廉价催化剂的研究方向进行了展望。

华南地区淡水产油微藻藻株的分离与筛选

从东江全流域的51个站点、韶关水体和暨南大学南湖采集水样,并从这些水样中分离、纯化出70株不同的微藻,根据这些微藻培养物的颜色和细胞显微形态,从中选出24株具有产油潜力的藻株,利用全氮的BG-11培养基进行培养,对其生长和产油特性进行了初步评价。结果表明,24株微藻的干重和总脂含量分别为3.27～6.11 g/L和15.57%～53.30%。总脂含量超过30%的有13株,9株微藻总脂含量超过40%。24株微藻的总脂收获量在0.57～2.36 g/L。

半焦掺混煤粉MILD燃烧的数值模拟及分析

研究了MILD燃烧方式下半焦(其挥发分小于4%,)掺混煤粉燃烧的着火、燃烧和燃尽特性.首先通过与国际火焰研究基金会(IFRF)的煤粉MILD燃烧实验数据对比,验证数值模拟方法的可行性.然后保持炉膛热功率和当量比不变,将半焦的掺混比例由0逐渐提高到40%,.研究发现,在MILD燃烧方式下,半焦掺混比例由0改变至40%,对炉内速度、温度、O_2浓度场和NO_x排放影响不明显,而对半焦燃尽率有显著影响.炉内反应氛围保持了MILD燃烧的优势,即温度峰值低且温度分布均匀,热力型和燃料型NO生成被抑制.在燃尽率方面,半焦掺混比例低于30%,时,燃料总体燃尽率始终高于90%,.减少半焦粒径或提高一次风温均可进一步提升燃尽率.

高灰熔点煤的加压催化气化:K_2CO_3催化活性及钾回收特性

以高灰熔点煤和含钾催化剂的灰渣为研究对象,分别考察了加压固定床反应器中K_2CO_3催化半焦水蒸气气化的反应性和灰渣中钾催化剂的回收特性。实验结果表明煤中添加K_2CO_3能够促进碳的转化,随着K_2CO_3负载量和气化温度的增加,碳转化率增大,CH4收率增加。在3.5 MPa和800℃下,K_2CO_3负载量为15%时,碳转化率达到96.1%,CH4收率达到0.24 m3·(kg C)-1。灰渣中钾催化剂的回收率随碳转化率的增加先升高后减小,这与催化剂在灰渣中的存在方式有关。通过优化水洗和消解条件,高碳转化率下灰渣中的钾催化剂的总回收率高达96.5%。

配煤对催化气化工艺中煤灰烧结行为影响研究

针对易结渣煤种,研究不同配煤方式对煤灰熔融特性的影响,在催化气化工况气氛下利用压差法烧结温度测定实验装置对各煤灰进行初始烧结温度测试,并结合X射线衍射(XRD)及Factsage热力学软件计算结果表征分析煤灰的相关物理和化学变化,推测灰中矿物质间的反应及矿物的转变,研究矿物质变迁规律,揭示缓解结渣机理。结果表明,通过将高灰熔点、高硅铝含量煤种同易结渣煤种混配可缓解易结渣煤种的结渣问题,同高灰熔点煤混合可有效提高易结渣煤种灰熔点;混煤工艺不同,对灰熔点及烧结温度影响各异,这主要与催化剂在煤质上分布、催化剂存在形式不同及其与不同煤种中矿物质作用不一有关。

煤中负载氢氧化钙对催化气化和甲烷化反应的影响

以不连沟次烟煤为研究对象,在加压固定床中研究Ca(OH)_2对煤气化及负载Ca(OH)_2煤热解半焦的甲烷化反应活性。结果表明,煤中添加Ca(OH)_2能够明显促进气化反应的进行和甲烷的生成,随着气化温度的升高和负载量的增加,碳转化率增加,但负载量存在饱和点。不同的催化剂负载方式对Ca的分散有一定的影响,进而影响其催化性能。含有Ca的半焦能够明显促进甲烷化的进行,出口气甲烷含量随甲烷化温度和催化剂负载量的升高而增强。采用红外光谱分析揭示了煤负载Ca(OH)_2的离子交换机理和扩散过程,这一过程影响煤气化反应性能。

煤焦燃烧反应性与其物理化学性质的关系

利用热重技术考查八种不同煤焦的燃烧反应性,研究了不同煤焦的燃烧反应性与其灰分碱指数、比表面积、微孔表面积、石墨化程度和化学吸附量等物理化学性质之间的关系.结果表明:不同煤焦的燃烧反应性随煤阶的升高而降低,影响煤焦燃烧反应性的因素由强到弱依次为化学吸附量、石墨化程度、比表面积、微孔表面积、灰分碱指数.其中,化学吸附量可用来表征活性位点的数量;灰分碱指数、比表面积以及微孔表面积越大,石墨化程度越低,煤焦的化学吸附量越大,燃烧反应性越好.不同煤种煤焦的燃烧反应性与化学吸附量之间的线性相关系数最高达0.94,这说明化学吸附量是影响煤焦燃烧反应性的决定性因素.

添加剂对催化气化工艺中煤灰结渣性及气化性能影响研究

煤催化气化工艺中碱金属催化剂的引入加剧了气化炉的结渣,直接影响了流化床气化炉的正常操作。煤灰的烧结特性是流化床气化炉结渣的主要影响因素之一。通过自制的压差法烧结温度测定实验装置,并结合XRD等分析表征及Factsage热力学软件模拟计算,考察了不同添加剂对煤灰烧结特性及气化性能的影响,并从矿物学角度探讨了添加剂对煤灰结渣特性及气化工艺的影响。结果表明,添加硅铝系添加剂可提高煤灰的烧结温度;相比硅系添加剂,添加高铝系添加剂对改善煤灰的烧结温度效果更明显;高铝系添加剂可作为一种高效的阻熔剂,但因在气化过程中容易同催化剂反应,导致催化剂催化性能降低,对煤的气化活性及催化剂回收率产生不利影响;添加氧化钙添加剂,煤的灰熔温度及烧结温度均增加,随氧化钙含量增加,灰熔点及烧结温度均升高,且对气化活性及催化剂回收率有良性作用;氧化钙可作为改善煤种结渣性的添加剂用于催化气化工艺中,需根据煤种性质及工艺特点确定适宜的添加量。

煤催化气化工艺中含碱灰渣对不同耐火材料的腐蚀性研究

采用催化气化中试装置得到的含碱气化灰渣为实验原料,在催化气化工况气氛下考察其对不同耐火材料的腐蚀情况,为催化气化工业化气化炉内衬材质的选择及优化提供数据指导。本研究选取了六种耐火材料,模拟催化气化工况气氛进行侵蚀性考察,结合SEM及XRD分析等表征手段,观察反应前后成分、物相及耐火材料结构等的变化,考察是否有腐蚀发生。结果表明,刚玉质耐材能较好地抵抗碱腐蚀,高纯刚玉在催化气化工况气氛下耐碱腐蚀性能相比镁铝尖晶石及黑铝钙石较弱;铬刚玉耐材用于催化气化工艺存在较大的安全风险,三价铬在有氧气氛下同碱金属反应转化为有毒易流失的铬酸钾;SiC系耐材用于催化气化工艺在含氧气氛时存在较大的风险,不建议在气化炉含氧区域使用;碱系耐材-高纯氧化镁具有较好的耐碱腐蚀性能,在催化气化工况气氛下,与含碱灰渣接触未发生明显的化学反应。

微藻固碳与生物能源技术发展分析

微藻固碳与生物能源技术因兼具二氧化碳(CO2)减排、可再生能源生产、环境治理及粮食补给的独特优势,日益受到各国政府和业内学者的高度关注。笔者阐述了微藻固碳与生物能源技术的研发历程与发展趋势,分析了该产业的进步对各国摆脱发展窘境和中国加快特色经济建设的促进作用,回顾了我国在该领域的研发部署及成就,并对"十二五"期间我国在微藻固碳与生物能源领域的技术发展方向进行了展望。

微藻在食品领域的应用

介绍了目前可规模化养殖的微藻现状、微藻在人类历史上的食用历史、微藻在食品领域的应用价值,对目前市场已有的微藻产品进行了整合概述,并对微藻在食品领域的应用进行了展望,以期为微藻在食品领域的开发应用提供有效参考。

利用流式细胞仪筛选紫外诱变高含油小球藻

为筛选得到高含油的小球藻藻株,对若夫小球藻(Chlorella zofingensis)进行紫外诱变,尼罗红染色后再利用流式细胞仪对高含油藻株进行筛选。结果表明:紫外诱变40 min后,经流式细胞仪筛选,分选出的90%的突变藻株总脂含量都高于野生对照株。最终筛选到的藻株S16经培养总脂产量达到2.4 g/L,比野生对照株提高了50%。