收藏本站
收藏 | 论文排版

煤气化中有机态钙的催化反应模式及其与矿物质的交互作用机制

于戈  
【摘要】:煤气化技术是一种煤清洁、高效利用的重要方式。低阶煤中通常含有较高含量的碱金属及碱土金属元素(AAEMs),这些元素可以在气化过程中会产生明显的催化作用。在AAEMs中,有机态的钙(Ca)因为具有较高的含量、低挥发性、高分散性等特点,受到人们的广泛关注。国内外学者虽然针对Ca的催化作用做了大量的研究工作,取得了一定的进展。但是关于Ca的催化气化机理方面,尤其是对Ca的催化反应模式的研究,仍存在一定争议。此外,前人对于Ca与煤中其他矿物在气化过程中的交互作用机制的研究也并不完善。因此本文主要针对这些问题,开展一系列的研究工作,以深刻了解Ca在气化过程中的催化转化行为及其与煤中其他矿物的交互反应行为规律,这对于低阶煤气化技术的发展具有十分重要的意义。由于原煤中矿物成分和赋存形态的复杂性,本文采用先酸洗脱矿再负载的方式制备含特定元素的样品,然后在热重实验台架上进行等温气化实验。在不同的气氛、温度、热解条件下,研究了各矿物元素的交互作用及催化转化行为。相关的内容阐述如下:首先,针对前人对于Ca在气化过程中的催化反应模式的争议,研究了Ca在水蒸气和CO_2气化下的催化行为。实验结果表明,在这两种气氛下,Ca具有不同的催化反应模式。在水蒸气气氛下,焦中高分散的Ca O颗粒的催化行为使得半焦中逐渐生成大量的孔道,反应遵循孔道反应模式。而在CO_2气氛下,Ca转化为Ca O和Ca CO_3的混合物,由于烧结作用逐渐形成一种Ca层,覆盖于焦的表面,反应遵循表面消退反应模式。这两种不同的催化反应模式与焦的气化反应性与孔结构具有非常重要的联系。其次,探究了热解条件对于Ca的转化及气化过程中催化作用的影响。结果发现,不同热解程度的焦中,Ca的性质具有明显的差异性。但是,不同的热解条件并没有改变Ca在水蒸气和CO_2气化下的催化反应模式。对于快速热解焦,CO_2气化下会在半焦表面上形成一个更为致密的Ca层。升高温度能极大地提升气化反应性。在水蒸气气化下,半焦具有发达的孔隙结构。高温会使生成的Ca O颗粒的粒径增加,降低Ca的分散性,这导致了气化反应速率并没有随反应温度的升高而明显增加。以上结果表明,针对含Ca量较高的样品,并不能使用长时间热解的焦的气化反应特性去代表高升温速率下的焦的气化反应特性。基于以上所得到的Ca的催化机理及更为贴近实际气化反应过程的实验方法(快升温速率热解焦的等温原位气化),开展了Ca与煤中其他矿物在气化反应过程中的交互作用及其对气化反应性的影响规律的研究。使用单一元素负载和共负载的方法,首先研究了Mg和Ca的协同催化反应行为。在CO_2气化下,Mg的存在没有改变Ca的催化反应模式。但是两者共存时会产生正协同作用,在800℃下最明显。这是由于生成的Mg O颗粒可以抑制Ca CO_3的烧结。在水蒸气气化下,Mg和Ca共存时会对气化反应速率产生负协同作用。Mg的存在降低了Ca-C的接触面积,阻碍了Ca O在气化过程中的造孔行为。其次,研究了Na和Ca的协同催化反应行为。两种元素共同存在时,气化反应速率增加,但在CO_2气化下更为明显。在CO_2气化下,Na抑制了Ca CO_3的生成,使Ca更多的以Ca O或Ca-Na低温共熔体的形式存在,反应遵循表面消退反应模式。在水蒸气气化下,800℃时,由于Na的存在导致了Ca O颗粒的润湿特性发生改变,因而没有明显的孔道现象产生;在900℃时,Na大量挥发,析出的Ca颗粒粒径变大。焦具有更多的介孔和大孔,因此反应遵循孔道反应模式。将高岭土或石英添加至样品中,以研究含Si、Al成分的矿物对于Ca和Na在气化过程中的转化及催化的影响。结果显示,两种矿物直接与Ca的反应程度很弱,只部分生成非晶态矿物颗粒。由于石英和高岭土缺乏和焦表面的Ca颗粒的接触,交互反应并不充分,因此对Ca的催化作用的抑制程度很低。当煤中同时含有Ca和Na时,高岭土和石英在气化过程中会对挥发的Na进行大量捕集。高岭土对Na的固定作用要略优于石英。捕集后,反应生成了大量的非晶态矿物颗粒。高岭土与Na反应生成的颗粒的熔融性相对较差,不利于其与焦表面的Ca颗粒进行接触和反应,因此对Ca、Na共催化气化的抑制作用相对较弱。对于石英,其与Na生成的非晶态矿物颗粒熔融性较强,可以充分地与焦表面的高分散的含Ca、Na的矿物颗粒产生交互作用。这一反应过程消耗了Ca和Na,导致了气化反应速率受到了明显的抑制。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前18条
1 魏燕珂;黄丽娇;;干预反应模式及其对融合教育的启示[J];绥化学院学报;2020年04期
2 冉浩;;性爱机器人敲门[J];当代工人;2016年21期
3 赵景欣,王美芳;批评/表扬与儿童反应模式的关系[J];心理科学进展;2003年06期
4 天祥;勇敢面对问题积极求解 成功之门将永远为你而开[J];中国科技信息;2000年Z1期
5 姚维佳;李文道;王建冬;;教师积极反馈与初一学生挫折反应模式的关系研究[J];心理科学;2018年06期
6 周爱珍;梁芳红;吴立萍;;基层医院加强院前急救反应模式研究[J];中国农村卫生事业管理;2016年08期
7 申艳霞;王涯薇;费显政;;同属顾客干预时不良顾客的反应模式研究[J];科学决策;2016年10期
8 韦小满;杨希洁;刘宇洁;;干预反应模式:学习障碍评估的新途径[J];中国特殊教育;2012年09期
9 贺秋硕;企业进化与意识—反应模式[J];科技进步与对策;2002年10期
10 博文;女性,呼唤新的性反应模式[J];医药与保健;2001年07期
11 汪克夷;政府治理的迅速反应模式研究[J];大连理工大学学报(社会科学版);2004年03期
12 罗仲伟;;从制造—销售模式到意识—反应模式[J];经济管理;2001年08期
13 郝海平;范宁;;反应模式对时间空间一致性效应的影响[J];心理与行为研究;2019年02期
14 朱青松;;从员工价值观到企业文化:生成机理与反应模式[J];当代经济管理;2007年04期
15 吴华,罗海萍;“群体反应模式”在教学管理中的应用[J];中小学管理;1998年10期
16 张孝耘;;解梦有新方:以图为证[J];飞碟探索;2012年05期
17 雷蒙·阿隆;吕一民;顾杭;;历史究竟有何意义?[J];中学历史教学参考;2016年04期
18 杨群;张凤华;张庆林;;不同视角条件下条件推理任务和选择任务的反应模式[J];心理学探新;2010年04期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 张娜;申继亮;;中小学教师对学生考试失败归因的反应模式研究[A];第十届全国心理学学术大会论文摘要集[C];2005年
2 张仕超;王美芳;邢晓沛;;东西方儿童对成功与失败的反应模式的差异及其机制[A];增强心理学服务社会的意识和功能——中国心理学会成立90周年纪念大会暨第十四届全国心理学学术会议论文摘要集[C];2011年
3 赵景欣;申继亮;;小学教师教学效能感与其归因反应模式的关系[A];第十届全国心理学学术大会论文摘要集[C];2005年
4 田拥军;张振华;李磊;张正茂;龚劲松;杨东亮;;14株抗乙型肝炎病毒表面抗原单克隆抗体与变异表面抗原的反应模式及应用[A];中华医学会第十二次全国病毒性肝炎及肝病学术会议论文汇编[C];2005年
5 马岳;;LX-20两年工作体会[A];2004年浙江省检验医学学术会议论文汇编[C];2004年
6 颜艳琼;史慧颖;;情绪、数字大小框架对不同反应模式下决策偏好的影响[A];第十五届全国心理学学术会议论文摘要集[C];2012年
7 李阳;刘洋;冯伟;赵斌;智科端;滕英跃;宋银敏;何润霞;刘全生;;钙对胜利褐煤焦水蒸气气化反应性能及微观结构的影响[A];第二届能源转化化学与技术研讨会会议指南2015[C];2015年
8 朱小琴;张雷;;现在与早期社会心理压力对女性择偶的影响[A];心理学与创新能力提升——第十六届全国心理学学术会议论文集[C];2013年
9 李巍;党育平;刘玉峰;万业宏;李承新;夏汝山;;不同年龄正常人抗角蛋白自身抗体自身反应特性的分析[A];2002中国中西医结合皮肤性病学术会议论文汇编[C];2002年
10 刘浪;;粒径对“三高煤”-CO_2气化反应速率的影响研究[A];中国化学会第七届全国热分析动力学与热动力学学术会议会议摘要集[C];2019年
11 曹来更;储满生;柳政根;鲍继伟;韩冬;王茗玉;;CaO含量对钢渣复合铁焦气化反应动力学影响[A];第十届中国金属学会青年学术年会暨第四届辽宁青年科学家论坛会议指南[C];2020年
12 贺永峰;刘全生;李娜;;胜利褐煤与牛粪共气化反应特性研究[A];第四届能源转化化学与技术研讨会摘要集[C];2021年
13 于广锁;;基于焦理化性质演变的煤和生物质共气化反应协同机理研究[A];第四届能源转化化学与技术研讨会摘要集[C];2021年
14 王沁汾;严帅;张建树;曲旋;张荣;毕继诚;;模型碳催化加氢气化反应的研究[A];第四届能源转化化学与技术研讨会摘要集[C];2021年
15 冯俊;曲旋;张荣;毕继诚;;H_2+CO_2气氛下煤催化加氢气化反应特性研究[A];第四届能源转化化学与技术研讨会摘要集[C];2021年
16 魏凯;黄倩;夏红德;;质谱定量分析同步逸出气体在能源行业的应用[A];中国化学会第十九届全国化学热力学和热分析学术会议论文摘要集[C];2018年
17 程可扬;方云鹏;吴亮;祝宇涵;朱荣锦;胡义卿;张生富;;碱金属碳酸盐对焦炭气化反应的催化动力学研究[A];第十二届中国钢铁年会论文集——1.炼铁与原料[C];2019年
18 王炜;陈柏文;徐润生;昝日安;;锌对焦炭冶金性能的影响研究[A];第十二届中国钢铁年会论文集——1.炼铁与原料[C];2019年
19 沈杰;郭瑞;孙章;梁英华;;小颗粒冶金焦炭气化反应性的检测方法[A];2015焦化行业节能减排及干熄焦技术交流会论文集[C];2015年
20 吴加奇;许慎启;周志杰;代正华;于广锁;;气化反应活性与煤种之间的通用关系[A];上海市化学化工学会2010年度学术年会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前12条
1 于戈;煤气化中有机态钙的催化反应模式及其与矿物质的交互作用机制[D];华中科技大学;2020年
2 蔡圣刚;人格测量中的概率展开理论及其研究方法[D];华南师范大学;2005年
3 金鑫;视网膜时空反应模式与高效信息处理[D];上海交通大学;2007年
4 申恬;胜利褐煤水蒸气低温气化反应性研究[D];中国矿业大学(北京);2018年
5 邹晓鹏;煤与废弃物等含碳物料气化和共气化过程特性与机理研究[D];华东理工大学;2019年
6 吴诗勇;不同煤焦的理化性质及高温气化反应特性研究[D];华东理工大学;2007年
7 许慎启;煤气化反应动力学及渣中残碳反应活性研究[D];华东理工大学;2011年
8 范冬梅;低阶煤热解半焦的气化反应特性研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2013年
9 朱龙雏;合成气气氛中煤高温反应特性研究[D];华东理工大学;2021年
10 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
11 张平;红皮病型银屑病Th1/Th2反应模式的分析[D];华中科技大学;2014年
12 邓光辉;恐惧情绪诱发下自主神经反应模式与情绪体验、人格特质的关系研究[D];华东师范大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 郝海平;反应模式对时间空间一致性效应的影响[D];河北大学;2018年
2 杨亚坤;观察反应模式与理想反应模式间曼哈顿距离判别法[D];浙江师范大学;2017年
3 毛萌萌;AHM模型下的新分类方法[D];江西师范大学;2008年
4 艾小青;行为治疗过程的语言反应模式分析[D];中南大学;2012年
5 陶然;纤维素类底物固态发酵反应模式及动力学模型的建立[D];哈尔滨工业大学;2006年
6 党育平;人类天然抗角蛋白自身抗体反应模式的研究[D];第四军医大学;2001年
7 于玲;基于差距理论构建的一个危机反应模式——以美国9.11危机反应为例[D];对外经济贸易大学;2004年
8 曹慧媛;人工神经网络在认知诊断中的应用研究[D];江西师范大学;2009年
9 林祯秀;情绪的自主神经反应模式特异性研究[D];福建医科大学;2014年
10 薛昀赟;听觉材料诱发恐惧情绪下生理指标的变化和自主神经反应模式的实验研究[D];第四军医大学;2009年
11 姜蕴哲;广告受众反应模式研究[D];河北大学;2004年
12 李娟;认知诊断中基于等级反应新的分类方法[D];江西师范大学;2012年
13 谈荣;高中学生数列极限认知结构的研究[D];上海师范大学;2015年
14 谭艳芳;基于马氏距离的认知诊断方法[D];江西师范大学;2015年
15 魏少杰;考试焦虑短程个体心理咨询的过程研究[D];云南师范大学;2013年
16 周玮;焦炭颗粒与二氧化碳气化过程的实验与动力学模型的研究[D];上海交通大学;2008年
17 孔慧芳;普氏蹄蝠下丘单反应和双反应模式神经元对声信号的探测研究[D];华中师范大学;2018年
18 谷小虎;义马煤气化反应性研究[D];河南理工大学;2010年
19 王晋权;熔融盐催化煤气化反应研究[D];华北电力大学(河北);2008年
20 平雅敏;气化灰渣的理化性质及其对石油焦气化反应性的影响研究[D];华东理工大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 本报记者 台建林;阻断经济压力传导链条预防农民犯罪[N];法制日报;2011年
2 本报记者 谭涛;“转化”出来的市场竞争力[N];湘潭日报;2014年
3 冰炭;官员提拔,需要接受更严格的审视[N];东莞日报;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978