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煤-CO_2气化反应性的热重实验研究

孙锐  
【摘要】:当今社会,大量煤炭的燃烧带来了严重的环境污染。应用煤气化技术是减少环境污染、节能、发展工业的重要措施。虽然国外己有多种煤气化技术开发成功,但我国的先进煤气化技术还处于开发阶段,与世界先进技术相比差距甚远。因此,对适用于我国煤炭资源和国情的煤气化技术的研究,具有特别重要的现实意义。 本文采用小龙潭煤和大同煤作为实验煤样,通过向煤样中添加5%和10%三种单组份催化剂(Na_2CO_3、NaAC、NaCl)和一种复合催化剂(Na_2CO_3 +NaCl)进行热重实验来考察催化剂种类和添加量对煤催化气化作用的影响,同时对复合催化剂和单组分催化剂的催化活性进行比较,从而对催化剂的催化性能进行初步的评价。实验结果显示:添加的两种单组份催化剂Na_2CO_3和NaAC都表现出了较高的催化活性,不仅明显提高了煤的气化效率,而且降低了气化温度,同时随着催化剂添加量的增加,煤的气化反应越容易进行;NaCl相较于前面两种单组份催化剂对煤气化的作用要次之。另外,复合催化剂也表现出了良好的催化活性。 本文还对催化剂添加量、煤种和灰分对煤气化反应性的影响进行了研究。结果表明:在一定条件下,随着催化剂添加量的增大,煤的气化反应性增强;催化剂对大同煤的气化反应性的效果要好于小龙潭煤,说明催化剂对较高阶煤种的催化作用要强于对低阶煤;低温气化时由于灰分的催化作用,原煤的气化反应性要高于脱灰煤,但在高温阶段原煤的气化反应性却低于脱灰煤,同时随着灰分担载量的增加,其对气化反应性的催化效果越好,说明了灰分总体上对煤气化起促进作用。最后本文利用热重实验采集到的数据,运用简化的动力学模型求取煤-CO2气化反应的动力学参数,证实了催化剂的加入确实降低了煤气化反应时的活化能,也验证了之前热重实验的结论。


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