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钙对神华褐煤水蒸气气化特性影响的实验研究

作　者: 王磊
导　师: 余江龙
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 化学工艺
关键词: 活性半焦钙的植入气化热解水蒸气
分类号: TQ541
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

褐煤是我国重要的煤炭资源。钙对褐煤在热解及气化过程的影响的研究在文献中受到很多关注,但目前为止,研究较多的是澳大利亚褐煤或印尼褐煤,对国产褐煤的相关研究较少。本论文针对国产神华褐煤进行钙对其水蒸气气化特性影响的研究。论文采用国产神华6#褐煤为原料,利用化学沉淀的方法向酸洗后的褐煤中植入钙元素;在不同温度下对植入不同含量钙的煤样进行热解,并利用小型石英反应器和热重分析仪(TGA)对半焦进行水蒸气气化实验。热解实验结果表明,钙的植入对褐煤在热解过程中挥发份析出量产生显著影响。气化实验结果表明,与酸洗煤相比,钙的植入明显提高褐煤半焦在水蒸气中的气化速率。低温下气化以及气化的初始阶段,气化速率随钙含量提高显著提高;但在高温下气化以及气化程度较高的情况下,由于钙的烧结作用,随植入的钙含量的增加则半焦的气化速率下降。钙的植入量为2%时对褐煤半焦的气化速率的提高最明显,进一步提高钙含量,则进一步增加不明显。采用XRD、SEM、BET等手段对热解半焦以及水蒸气气化后的半焦进行了表征。XRD分析表明,随着气化时间、气化温度及钙植入量的增加,气化半焦中钙更多以CaO的形式存在。通过SEM分析可以看出钙的氧化物以纳米颗粒的形式高度分散于活性半焦微孔表面或外表面,因而植入钙的褐煤半焦具有非常高的反应活性。通过BET实验结果表明,煤中植入钙后,气化半焦的比表面积增大,平均孔径尺寸减小,增加了半焦的反应活性,钙的植入量进一步增加,微孔体积增加,平均孔径过分减少,使得比表面积减少,不利于半焦的反应活性;气化温度升高,半焦的比表面积增加,同时对微孔体积和微孔面积的增加起抑制作用,有利气化反应的进行;气化时间较短时,半焦气化活性较高,随着气化时间的延长,半焦的活性反应下降。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章.文献综述  10-28
  1.1 褐煤资源及其利用  10-12
    1.1.1 褐煤的分布  10-11
    1.1.2 褐煤的基本特性  11
    1.1.3 褐煤的利用现状  11-12
  1.2 褐煤热解和气化的研究现状  12-27
    1.2.1 褐煤热解的研究现状  13-14
    1.2.2 褐煤的干法高温脱硫及脱硫剂载体的研究  14-15
    1.2.3 煤气化技术的发展和研究现状  15-18
    1.2.4 碱土金属钙对褐煤热解和气化特性的影响的研究现状  18-27
  1.3 课题选择和研究内容  27-28
第二章实验方法及设备  28-42
  2.1 煤样的分析及样品的制备  28-30
    2.1.1 煤样的分析  28-29
    2.1.2 样品的制备  29-30
  2.2 样品的分析  30-33
    2.2.1 样品的灰分分析及ICP 分析  30-32
    2.2.2 样品的粒度分析  32-33
  2.3 实验仪器及方案  33-38
    2.3.1 热解实验仪器及方案  34-36
    2.3.2 水蒸气气化实验仪器及方案  36-38
  2.4 实验所用分析仪器  38-42
    2.4.1 TGA 分析  38-39
    2.4.2 XRD 分析  39
    2.4.3 SEM 分析及能谱分析  39-40
    2.4.4 BET 分析  40-42
第三章实验结果与分析  42-59
  3.1 热解实验结果与分析  42-44
    3.1.1 热解实验结果  42-43
    3.1.2 TGA 实验结果  43-44
  3.2 水蒸气气化实验结果与分析  44-50
    3.2.1 植钙量对褐煤水蒸气气化反应的影响  45-47
    3.2.2 温度对植钙褐煤水蒸气气化实验结果  47-48
    3.2.3 TGA 气化实验结果  48-50
  3.3 热解半焦及气化半焦分析  50-59
    3.3.1 SEM 检测结果  50-53
    3.3.2 XRD 测试分析  53-55
    3.3.3 BET 结果分析  55-59
第四章结论和建议  59-61
  1 结论  59-60
  2 建议  60-61
参考文献  61-65
致谢  65-66
攻读学位期间发表的学术论文目录  66
攻读学位期间参与的科研项目  66

钙对神华褐煤水蒸气气化特性影响的实验研究

内容摘要

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