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O_2/CO_2条件下煤焦颗粒孔隙结构及表面官能团演变

作　者: 陈巧巧
导　师: 胡松；孙路石
学　校: 华中科技大学
专　业: 热能工程
关键词: 煤焦 O2/CO2 反应性官能团 BET XRD
分类号: TK16
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 26次
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内容摘要

全球对温室气体的日益关注主要集中在如何有效控制CO₂排放的问题上。作为一种有效控制CO₂排放的O₂/CO₂燃烧技术是目前研究的热点。煤焦在O₂/CO₂气氛下的反应机理与在传统气氛下是不同的。这种不同造成了反应过程中煤焦颗粒物理/化学结构演化规律改变,反过来煤焦颗粒物理/化学结构演化规律改变也会影响反应过程。本文主要研究了煤在O₂和CO₂的混合气氛中反应时焦样的孔隙结构和表面官能团的演化特性。具体展开如下工作:首先,在热重分析仪上进行无孔纯碳颗粒在O₂/CO₂、CO₂/Ar、O₂/Ar三种气氛中的反应特性实验,对实验结果进行动力学分析。研究表明:CO₂的存在对反应有影响;纯碳颗粒与CO₂发生反应只有在高温条件下才能进行;纯碳反应速率由小到大顺序为:Ar/CO₂、O₂/CO₂、O₂/Ar。其次,选择三种典型煤种分别在O₂/CO₂、CO₂/Ar、O₂/Ar气氛下进行燃烧特性实验,研究其反应特性并对实验结果进行动力学分析。分析发现在O₂/CO₂气氛下不同煤种在不同温度下的反应不同。O₂/CO₂气氛对高挥发分煤焦燃烧起促进作用。最后,制备典型煤种在O₂/CO₂气氛、等温反应条件下不同转化率焦样并对其进行红外光谱、BET及XRD分析,比较其煤焦表面官能团、比表面积、吸附/脱附量、孔隙分布和颗粒微晶结构随反应的变化规律。分析表明,各基团随转化率增大而逐渐减少,高温时羟基变化更剧烈,醚基变化要缓慢;1000℃反应温度下三种煤种的煤焦颗粒比表面积变化接近“M”型,1200℃反应温度下煤焦的比表面积变化近似倒“V”型;随反应进行,三种煤焦颗粒表现为刚开始反应时孔隙吸附量随反应进行增大,转化率到某一范围后孔隙吸附量减小;转化率达到某个定值之前,三种煤焦颗粒内部中孔发生较强烈的波动,当转化率超过此定值后中孔在孔隙结构中所占比例开始减小,大孔所占的比例相对增大;比较XRD衍射图发现不同原煤颗粒微晶组分不同,其微晶结构演化规律也不同,高温时三种煤焦的微晶结构变化更剧烈。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 0_2/C0_2气氛下煤焦颗粒孔隙结构及其表面官能团演变相关研究  9-21
  1.1 煤焦颗粒孔隙结构研究  9-14
  1.2 煤焦颗粒表面官能团研究  14-17
  1.3 煤焦颗粒孔隙结构/表面官能团的国内外研究现状  17-19
  1.4 本研究的内容  19-20
  1.5 本章小结  20-21
2 0_2/C0_2气氛下纯碳反应动力学特性研究  21-26
  2.1 纯碳在不同气氛条件下的实验研究  21-25
  2.2 本章小结  25-26
3 典型煤种0_2/C0_2燃烧动力学特性研究  26-35
  3.1 实验内容  26
  3.2 典型煤种在不同气氛下反应特性  26-34
  3.3 本章小结  34-35
4 0_2/C0_2燃烧条件下煤焦的制备及表面官能团结构分析  35-43
  4.1 0_2 /C0_2燃烧条件下煤焦的制备  35-37
  4.2 表面官能团结构测量  37
  4.3 表面官能团结构的特征  37-41
  4.4 本章小结  41-43
5 0_2/C0_2燃烧条件下煤焦孔隙结构分析  43-55
  5.1 煤焦颗粒孔隙结构测量  43
  5.2 煤焦孔隙结构的特征  43-51
  5.3 煤焦微晶结构的测量  51-52
  5.4 煤焦微晶结构的特征  52-54
  5.5 本章小结  54-55
6 全文总结及展望  55-57
  6.1 全文进行实验及结论  55-56
  6.2 展望  56-57
致谢  57-59
参考文献  59-63
附录攻读硕士学位期间发表的论文  63

O_2/CO_2条件下煤焦颗粒孔隙结构及表面官能团演变

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