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《华东理工大学》 2011年
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不同热解过程产物炭的理化性质及石油焦催化气化反应特性研究

吴幼青  
【摘要】:由于不同的形成过程,不同热解过程产物炭的理化性质不同,导致其气化反应特性也应该有所区别。为此,研究不同热解过程产物炭的理化性质及气化反应性,不仅可加深对它们的基本性质及碳的气化反应机理的认识,而且对进一步丰富炭素学科理论具有重要的现实意义。此外,我国石油焦的产量与日俱增,其合理有效利用成为急需解决的重要问题。为此,开展石油焦/水蒸气催化气化特性的研究,不仅可以丰富碳/水蒸气催化气化反应规律的认识,而且可以为石油焦用作气化原料提供基础数据和理论参考。本文的主要研究内容和结果如下: (1)在气相、液相和固相热解温度分别为1000~1200℃、350-500℃和1000-1600℃条件下,以各种气相、液相和固相含碳物料为原料制备了三种不同种类炭,使用SEM、XRD、FTIR、GC/MS和孔结构及比表面积测试仪等分析手段,对它们的理化性质进行了分析,并采用等温热重法对其C02气化反应性进行了研究,取得了一些新的认识:①气相炭和液相炭都含有一定量的可溶有机质,其中液相炭含有的可溶有机质相当多,这也是导致其气化活性低的最主要因素;②气相炭、液相炭和固相炭的碳微晶结构有序化程度都不高,但总体上三者之间有如下的顺序,即液相炭气相炭固相炭;③这三种炭的气化活性顺序总体上为气相炭液相炭固相炭。 (2)在慢速升温及高温热解(950-1400℃)和快速升温和加压(0.1~3 MP)热解条件下,以工业延迟焦(石油焦和沥青焦)和煤(神华煤和兖州煤)为原料,分别采用高温马弗炉和自制的快速加压热解装置制备了各种慢速高温热解焦和快速加压热解焦,使用SEM、XRD和孔结构及比表面积测试仪等分析手段对各种焦的理化性质进行了分析,并采用等温热重法考察了各种热解焦的C02气化反应特性,结果发现:①煤焦和工业延迟焦在热解过程中比表面积的变化呈现相反的趋势;②高温热解总体上有利于提高工业延迟焦的气化反应性;③热解压力增加导致煤焦的气化活性增加,而导致工业延迟焦的气化活性下降;④工业延迟焦的气化活性远低于煤焦的气化活性,甚至低于天然石墨的气化活性。 (3)以三种典型的农作物秸秆(稻草、麦草和棉花)灰为研究对象,采用XRF、XRD和SEM/EDS等分析手段对它们的理化性质进行了分析,并在自建的固定床气化反应装置上考察了这三种秸秆灰及K金属盐对石油焦/水蒸气气化的催化作用,结果发现:①高温下矿物质之间相互作用形成低共熔体,导致秸秆灰中具有催化作用的金属元素失去活性;②本文提出的计算CO和C02气化选择性的方法,可用于了解碳/水蒸气气化行为;③在各种钾盐和各种秸秆灰中,催化活性最好的分别是K2CO3和棉花秸秆灰,但其添加量几乎不影响气化产物的分布及CO和CO2的选择性。
【学位授予单位】:华东理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ541

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 黄胜;石油焦的理化性质及其催化气化反应特性研究[D];华东理工大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
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10 王建建;石油焦催化气化反应特性研究[D];华东理工大学;2011年
【同被引文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 刘鑫;热处理及金属催化对石油焦气化过程的影响研究[D];华东理工大学;2012年
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【二级参考文献】
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10 成功;生物质催化气化定向制备合成气过程与机理研究[D];华中科技大学;2012年
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