升温速率及水蒸气分压改变对煤焦气化反应性的影响
温度和压力对加压喷动流化床煤部分气化的影响
图 ３ 气化温度对煤气热值的影响
平均粒径为０ ． ７ ５ ０ 试验所用煤种为徐州烟煤 ， 。 。 工业分析和元素分析见表 试验中所使用 ｍｍ １ 的床料是石英沙 ， 平均粒径为 ０ ． ７ ８ ８ｍｍ。
２ 结果与讨论
热 值、 产气率和碳转化率 ２． １ 温度 对 煤 气 成 份 、 的影响 从热重气化试验数据可知温度对气化反应 是一个重 要 的 影 响 因 素 。 从 气 化 反 应 动 力 学 分
， 汽煤比 ０． ３ ＭＰ ａ ３ ０， Ｈ０＝３ ０ ０ｍｍ， ｐ＝０． 空气蒸汽预热温度 ５ 空气系数 ０． ２ ５ ℃， ２ ７～０． ３ ４
Ｖａ ｄ
Ｆ Ｃ 析／％ Ｏ ａ ｄ Ｎ ａ ｄ Ｓ ａ ｄ ／Ｍ · Ｑｎ Ｊ ｋ ｇ ｅ ｔ ． ａ ｒ
－１
律， 为更大规模的喷 动 流 化 床 煤 部 分 气 化 炉 的 设 计和运行提供指导 。
１ 试验部分
所 示。 试 验 装 喷动 流 化 床 气 化 装 置 如 图 １ 高 温 空 气／蒸 汽 发 生 系 统 、 置主要由几部分 组 成 ： 加煤和排渣系统 、 气 化 炉 本 体， 尾 部 煤 气 净 化、 取 样和燃烧系统以及温度 、 压力和压差测量系统 。
项目 数值
， 汽煤比 ０． ３ ＭＰ ａ ３ ０， Ｈ０＝３ ０ ０ｍｍ， ｐ＝０． 空气蒸汽预热温度 ５ 空气系数 ０． ２ ５ ℃， ２ ７～０． ３ ４
图 ２ 气化温度对煤气成份的影响
Ｍａ ｄ
工业分析 （ ／％ 空气干燥基 ）
１． １ ６ ２ ６． ９ ３ ４ ６． ０ １ ２ ５． ９ ０ ５ ７． ８ ６ ３． ７ ７ ８． ７ ０ １． １ １ １． ５ ０ ２ １． ７ ３
阶段的反应特性不 同 的 特 点 ， 采用温和的部分气 残余的 化方式将煤中高活 性 的 部 分 转 化 成 煤 气 ， 低活性半焦通过燃 烧 方 式 加 以 利 用 ， 从而在总体 投资和运行成本降 低 的 前 提 下 ， 达到提高系统碳 利用率目的 ， 第二代 增 压 流 化 床 联 合 循 环 发 电 技 术正是基 于 此 。 喷 动 流 化 床 气 化 炉 由 于 存 在 中 心高速射 流 ， 特 别 适 合 处 理 强 粘 结 性 煤。 此 外， 该反应器对煤中灰 含 量 不 敏 感 ， 炉温又适宜脱硫 剂进行炉 内 脱 硫 ， 因 此 是 高 灰、 高硫的劣质煤气 化较理想的反应 器 。 而 这 些 煤 在 我 国 储 量 丰 富 ， 与其它流化床气化 炉 类 似 ， 喷动流化床气化炉碳 转化率较低 ， 而采用 部 分 气 化 － 半 焦 燃 烧 的 方 式 正好弥补 该 缺 陷 。 因 此 东 南 大 学 研 究 的 实 验 室 规模的 Ａ 高级增 压 流 化 床 燃 烧 联 合 循 Ｐ Ｆ Ｂ Ｃ Ｃ Ｃ（ － 环） 系统和 Ｐ 增压部分气化联合循环） 采 Ｐ Ｇ－ Ｃ Ｃ（
高温快速加热条件下压力对煤气化反应特性的影响
高温快速加热条件下压力对煤气化反应特性的影响刘皓;黄永俊;杨落恢;祝贺;任瑞琪;严丽叶;KOJIMA Toshinori【期刊名称】《燃烧科学与技术》【年(卷),期】2012(018)001【摘要】建立了一套能同时实现高温高压和快速加热的实验设备和研究方法,使煤气化反应动力学基础研究能在与实际气流床煤气化炉相近的条件下进行.研究表明,当CO2体积分数相同时,最大CO生成速度随压力的升高而升高；煤焦的气化反应速度随全压的升高而升高.即使全压和CO2体积分数不同,只要CO2的分压、温度等其他条件相同,煤焦的气化反应速度就基本上一致.说明全压和CO2体积分数对煤焦气化反应速度的影响可以归纳为CO2分压的影响.高温快速加热条件下,除了温度以外,CO2分压是影响煤气化特性的重要因素.【总页数】5页(P15-19)【作者】刘皓;黄永俊;杨落恢;祝贺;任瑞琪;严丽叶;KOJIMA Toshinori【作者单位】苏州大学能源学院,苏州215006;苏州大学能源学院,苏州215006;苏州大学能源学院,苏州215006;苏州大学能源学院,苏州215006;苏州大学能源学院,苏州215006;苏州大学能源学院,苏州215006;成蹊大学物质与生命科学系,东京180-8633,日本【正文语种】中文【中图分类】TK224.1+1【相关文献】1.快速凝固对Sn-8Zn-3Bi合金特性及高温时效钎料/铜焊点结构演变的影响 [J], 赵国际;光华;盛光敏2.溶剂抽提对兖州煤高温快速液化反应性的影响 [J], 张志峰;凌开成;王迎春;冯伟;申峻3.高温下煤焦气化反应特性（I）：灰分熔融对煤焦气反应的影响 [J], 朱子彬;林石英4.高温下煤焦气化反应特性（Ⅱ）：细孔构造对煤焦气化反应的影响 [J], 朱子彬;林石英5.快速凝固对Sn-8Zn-3Bi合金特性及高温时效钎料/铜焊点结构演变的影响（英文） [J], 赵国际;文光华;盛光敏;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
煤焦气化影响因素及其反应特性研究进展
效果 的差 别很 小 ， 乎相 同 ， 几 但是 ４ ｒ 焦炭 颗 粒 的 ０ｍ ａ 气 化效果 明显低 于较小 颗粒 ． 由于颗 粒直 径越 大 ， 气
第３ ２卷 第 ５期
Ｖｏ ＿ ２ ｌ ３ Ｎｏ． ５
菏
泽
学
院
学 报
２１ ０ ０年 ９ 月
Ｓ ｐ． ｅ ２ ０ ０１
Ｊｕ ｎ ｌ ｆＨｅ ｅＵｎｖ ｒｉ ｏ ｒａ ｚ ｉｅｓ ｙ ｏ ｔ
文 章 编 号 ：６ ３—２ ０ （０ ０ Ｏ ０ ６ １７ １３ ２ １ ） ５— ０ ９一Ｏ ５
煤 焦 气 化 影 响 因 素 及 其 反 应 特 性 研 究 进 展
李风 海 ， 房倚 天
（ ． 泽学院化学化工系 ， １菏 山东菏泽 ２ ４ １ ；． ７ ０ ５ ２ 中国科学科院 山西煤 炭化 学研 究所 ， 山西太原 ０ ０ ０ ） ３ ０ １
摘 要 ： 反应 影响 因素 、 从 反应模 型和反 应过 程 中煤 焦 结构 的变 化方 面 ， 煤 焦 气化 研 究 现状 进 行 了综 对
气化 联合循 环发 电和煤炭 问接 液化 等 系统在 未来 具 有 广 阔的发 展前 景 ． 气 化 动力 学 是 煤 气 化 技 术研 煤
发 的基 础 ， 实 现煤 的高效 利用 具有 重要 指 导意 义． 对
越大 ， 因此 ， 应 速率 也 相 对 较 慢 ， 较 小 直 径 的颗 反 而 粒 其 中心 距离 表 面距离 较 近． 减少 固体 粒 度 ， 即采用 小 颗粒 ， 均可提 高 反应 速 率 常数 和 较 快 地 达 到 高 的
煤气化制氢中的温度和催化剂对反应效果的影响
煤气化制氢中的温度和催化剂对反应效果的影响煤气化制氢是一种重要的工业化学过程，可以将煤等碳质原料转化为氢气和一氧化碳。
在这个过程中，温度和催化剂是影响反应效果的两个关键因素。
本文将就温度和催化剂分别探讨其在煤气化制氢中的作用和影响。
一、温度对煤气化制氢的影响温度是煤气化制氢反应中的一个重要操作参数，对反应速率、氢气产率和产品气体组成等都有显著的影响。
1.1 温度对反应速率的影响温度的升高可以促进煤气化反应的进行，提高反应速率。
在适当的温度范围内，反应速率随温度的升高而增加。
高温下，反应速率较低，因为在此温度下催化剂活性降低，反应过程受到抑制。
1.2 温度对氢气产率的影响温度对煤气化制氢反应的氢气产率也有显著的影响。
一般来说，在较低温度下，氢气产率较低，主要是由于反应速率较慢；而在过高温度下，氢气产率也会减少，原因是不完全煤气化产生大量一氧化碳。
因此，需要确定适当的温度条件来保证高氢气产率。
1.3 温度对产品气体组成的影响温度对煤气化制氢反应产物的气体组成也有影响。
低温下可以获得较高的氢气选择性，温度升高后，随着反应的进行，逐渐生成大量的甲烷和其他杂质气体。
二、催化剂对煤气化制氢的影响催化剂在煤气化制氢反应中起着关键作用，可以提高反应速率、降低反应温度和改善产物气体组成等。
2.1 催化剂对反应速率的影响适当选择合适的催化剂可以显著提高煤气化制氢反应速率。
催化剂能够加速反应中的化学键的断裂和形成、提供活性中心等，从而降低反应活化能，加快反应速率。
2.2 催化剂对反应温度的影响催化剂还可以降低煤气化制氢反应的反应温度。
通过选择适当的催化剂，可以在较低温度下实现高效的氢气产率和转化率。
2.3 催化剂对产品气体组成的影响催化剂的存在可以调控煤气化制氢反应产物气体的组成。
合适的催化剂选择和设计可以提高氢气的选择性，减少甲烷和其他杂质气体的产生。
综上所述，温度和催化剂是煤气化制氢反应中两个重要的影响因素。
合理调控温度可以提高反应速率、氢气产率和产品气体组成的选择性，而适当选择合适的催化剂可以进一步提高反应效果。
焦化反应与压力的关系
焦化反应与压力的关系焦化反应是指将煤和其他碳质原料在高温下进行热解，产生煤焦油、煤气和焦炭等产品的化学反应过程。
压力是指单位面积上的力的大小，是衡量物体受力情况的重要参数。
焦化反应与压力之间存在着一定的关系，下面将从不同角度来探讨焦化反应与压力的关系。
在焦化过程中，压力对反应速率有一定的影响。
高压条件下，反应速率会增加。
这是因为在高压下，气体分子之间的距离缩短，碰撞的概率增加，从而增加了反应速率。
实验证明，在一定的温度条件下，当压力增加时，焦化反应的速率也会相应增加。
因此，可以通过控制压力来调节焦化反应的速率。
焦化过程中的压力也会影响产物的组成。
在焦化反应中，煤气和煤焦油是重要的产物之一。
煤气中主要包含一氧化碳、氢气和一些轻质烃类物质，而煤焦油则包含有机物和多环芳烃等。
实验发现，在高压条件下，焦化反应中产生的煤气比例会增加，而煤焦油的产生量会减少。
这是因为在高压下，反应物分子之间的距离变小，碰撞概率增加，导致了焦化反应中气体产物的生成增加，而液体产物的生成减少。
焦化反应中的压力还会影响焦炭的质量。
焦炭是焦化过程中的主要固体产物，具有高热值、低灰分和低硫分的特点，是重要的冶金原料和燃料。
实验证明，在高压条件下，焦炭的质量会有所提高。
这是因为在高压下，焦化反应中碳质原料的分解程度增加，有利于焦炭的形成和固结，从而提高了焦炭的质量。
因此，在焦化过程中，通过调节压力可以控制焦炭的质量。
焦化反应与压力之间存在着一定的关系。
压力可以影响焦化反应的速率、产物的组成以及焦炭的质量。
在实际生产中，可以通过调节压力来控制焦化过程的效果。
然而，需要注意的是，过高的压力可能会增加设备的投资和运行成本，因此在实际操作中需要综合考虑经济性和技术可行性。
未来的研究中，可以进一步探索焦化反应与压力之间的关系，以优化焦化过程的效果，提高产品质量和经济效益。
制焦温度和停留时间对煤焦气化反应性的影响
第29卷 第3期2006年7月煤炭转化COAL CONV ER S I ONV o l .29 N o.3Jul .2006 3国家重点基础研究发展计划(973)项目(2004CB 217701).1)副教授;2)硕士生;3)教授、博士生导师;4)中国工程院院士、教授、博士生导师,浙江大学能源洁净利用国家重点实验室,310027 杭州收稿日期:2006202208;修回日期:2006203206制焦温度和停留时间对煤焦气化反应性的影响3周志军1) 林 妙2) 匡建平3) 刘建忠3) 周俊虎3) 岑可法4) 摘 要 煤焦的制备对煤焦的气化反应性有着明显的影响.研究了新汶煤在温度分别为800℃,700℃,600℃和停留时间分别为60m in ,30m in ,20m in ,10m in 下制得的焦样与CO 2进行(在终温为1200℃下)不等温气化反应性.通过比较发现,在终温为800℃,700℃,600℃下停留时间为60m in 时煤焦的气化转化率都是最高的,分别为01982,01977和01998,可见停留时间为60m in ,制焦温度分别为800℃,700℃,600℃对于新汶煤焦的气化转化率的影响并不是很明显.同时也发现半焦的气化反应性呈现先增后减的趋势,在停留时间为60m in 时到达最大,并且在800℃时气化反应性是最高的,可见在800℃下停留时间为60m in 制焦是合适的.用扫描电镜实验手段观察了新汶煤焦形貌结构,发现有较多的“斑点”和微孔,这些“斑点”和微孔在气化中起着活化中心的作用.关键词 制焦,气化,反应性,不等温热重,扫描电镜中图分类号 TQ 5460 引 言近年来,由于气流床具有高碳转化率和低污染性,引起了人们的极大关注,Shell 和T exaco 等高温气流床气化法在国内外得到了很大的发展.煤的气化过程可以明显分为两个阶段:第一阶段是煤的热解;第二阶段是煤的热解生成的煤焦的气化.煤的热解是煤气化等其他化学过程的第一步,是煤的清洁利用技术的基础过程.热解阶段条件的不同,对所生成的煤焦在气化阶段的反应性也是有影响的.所以煤的气化特性主要依赖于煤脱除挥发分后生成的煤焦的反应特性.一般认为煤焦的反应性与制焦温度和停留时间等方面的因素有关,不少学者研究了在较高制焦温度条件下煤焦的活性,得到了不少有益的结论.[124]然而对较低制焦温度下煤焦活性的研究并不多,本文尝试研究了新汶煤在较低温度下制焦后煤焦的气化反应性.1 实验部分1.1 实验样品以新汶煤为试样,其工业分析和元素分析见表1,在制焦前将新汶煤按照HC l ∶H F =1∶1进行酸洗脱灰,冷却过滤后,再用去离子水洗涤两次,然后烘干.1.2 制焦在定碳炉上N 2流量为60mL m in ,升温速率为20℃ m in ,加热到800℃,恒温1h 后制得焦样.1.3 气化反应实验装置为瑞士T GA -SD TA 851e .取样品约20m g ,CO 2流量为60mL m in ,升温速率为30℃ m in 加热到900℃,然后以12℃ m in 加热到1200℃.表1 新汶煤的工业分析和元素分析T able 1 P roxi m ate and ulti m ate analysis of X inw en coalP roxi m ate analysis%MtAarV ar FC ar Q net,ar(kJ ・kg -1)U lti m ate analysis%,ar C H N S t O 2.22.4435.6659.73286480.14.141.411.578.142 结果与讨论2.1 制焦温度一定和不同停留时间的气化转化率 图1为制焦温度分别为800℃,700℃和600℃,停留时间分别为60m in ,30m in ,20m in 和10m in 下半焦的转化率随时间的变化率.由图1可看出,半焦的转化率在停留时间为60m in 时都是最高的,分别为01982,01977,0199,因此可以认为,在制焦过程停留时间为60m in 是合适的.图1 不同温度不同停留时间的半焦化转化率F ig .1 Char gasificati on conversi on of different coke 2fo r m ing ti m e at different coke m ak ing temperatures ■——60m in ;○——30m in ;△——20m in ; ——10m in2.2 不同制焦温度停留时间为60m i n 时的气化转化率 在制焦温度为800℃,700℃和600℃下,半焦的转化率分别为01982,01977和01998(见图2),在制焦温度为600℃时,半焦的气化转化率最高,但是三者之间的差别不大,由此可以得出,在较低的温度下制焦对气化的转化率没有太大的影响.图2 不同制焦温度下停留时间为60m in 的半焦气化转化率F ig .2 Char gasificati on conversi on of different temperatures at coke 2fo r m ing ti m e of 60m in ■——800℃;○——700℃;▲——600℃2.3 煤焦反应性的测量T GA 同样可以用来测量煤焦的反应性R (spe 2cific reactivity ).在定碳炉中热解后,把煤焦送至热重中进行不等温气化实验.煤焦的活性可通过由T GA 软件自带的D T G 曲线计算可得.Q uyn 等[5]以R =-1w d wd t来表示煤焦的反应性.式中w 是在任意时刻t 时煤焦的重量.第23页图3显示了新汶煤在制焦温度分别为800℃,700℃,600℃下,停留时间为60m in ,30m in ,20m in ,10m in 制得的半焦在热重中气化的反应性.由图3可以看出,在制焦温度分别为800℃,700℃,600℃下,半焦反应性的最大值都是出现在停留时间为60m in 的情况下,由此也可以得出制焦合适的停留时间为60m in .由图3还可以发现,在制焦温度为800℃,700℃和600℃下,半焦反应性的最大值大约出现在半焦转化率为70%时.半焦反应性在初期增加的原因主要是气化过程中碳基质的脱除;另外,在高半焦转化率下,反应性下降主要是由于煤焦结构的改变.特别是煤阶中不同尺寸的芳香环系统并不是均匀分布的,不同的煤会影响热解过程中的缩合反应,使得大的芳香环比小的芳香环更加容易浓缩.所以可认为,由热解得到的半焦是不同的,并且是由不同浓度范围的芳香环系统组成的.[527]在低的碳转化率下,主要是低浓缩的芳香环或是较小的芳香环与CO 2进行气化反应,随着半焦与CO 2气化反应的进行,半焦内部深处的部分将更集聚并成为主要的反应点.在半焦的转化过程中,由于选择性氧化导致芳香环的重新排列,生成了低反22 煤 炭 转 化 2006年应性的物质,这导致了半焦反应性的降低.图3 不同温度和不同停留时间半焦的反应性F ig .3 Char specific reactivity of different coke 2fo r m ing ti m e at different coke m ak ing temperatures ■——60m in ;○——30m in ;△——20m in ; ——10m in2.4 不同制焦温度相同停留时间下半焦的反应性 制焦温度分别为800℃,700℃和600℃,停留时间为60m in 时半焦的反应性见图4.由图4可以看出,在较低的半焦转化率时,800℃的半焦反应性要比600℃,700℃时要高.从600℃到700℃半焦的反应性下降可以解释为:随温度的升高,低反应性半焦形成的数量增加,挥发分和半焦的相互作用也使得低反应性煤焦结构的形成.然而热解温度从700℃增加到800℃时,半焦的反应性也随之增加却不是预料的,原因可能是,随着温度的增加碳基质在半焦中分布的改变以及在800℃下煤焦表面富集了大量能形成焦油的高活性化合物.半焦的反应性在热解温度700℃以上急剧降低半焦的氧含量,从而降低了氧和半焦中碳基质的结合程度,图4 不同制焦温度停留时间为60m in 半焦的反应性F ig .4 Char specific reactivity of different coke m ak ingtemperatures at coke 2fo r m ing ti m e of 60m in提高了半焦的反应性.[8,9]可见在停留时间为60m in下,制焦温度为800℃时所得的煤焦其气化反应性是最高的,这说明制焦温度为800℃是合适的.3 新汶煤焦的扫描电镜分析制焦温度为800℃,停留时间为60m in 时制得的新汶煤焦扫描电镜图见图5.图5 800℃时60m in 下制得的新汶煤焦扫描电镜图片F ig .5 SE M i m age of X inw en char of60m inutes at 800℃由图5a 可看出,新汶煤焦表面分布着较多的“斑点”,这些“斑点”呈现出与煤焦表面不同的白颜色,这些“斑点”就像珍珠一样镶嵌在煤焦颗粒表面.而在图5b 中发现煤焦表面上存在着较多的微孔.新汶煤焦中的白色“斑点”和微孔,可能是煤焦表面形成的活化中心点,它们在煤焦的气化过程中起着重要的作用:增加了活化中心的数量,提高了气化活性,这也可以从图5中得到证明;微孔可以作为焦炭和气化反应时的载体,它与焦炭表面结合,使得焦样表面具有更强的反应性,削弱了C C 键的强度,使气化反应更容易进行.[10,11]4 反应活化能的计算根据热重曲线和反应动力学方程求取在800℃,700℃和600℃下制焦停留时间为60m in 的动力学参数:活化能E 和反应级数n .反应动力学方程采用著名的F reem an 2Carro ll 法.32第3期 周志军等 制焦温度和停留时间对煤焦气化反应性的影响 反应动力学方程: d xd t =Ae -E R Tf (x )=A e -E R T (1-x )n升温速率Β=d Td t ,则上式可以转化为:d x d T =A Βe-E R T(1-x )n 两边取对数并且差减法可以得到: ∃ln (d x d T )=-E R ∃1T+n ∃ln (1-x )两边除以∃ln (1-x ),可得: ∃ln (d x d T )∃ln (1-x )=-E R ∃1T∃ln (1-x )+n通过上式对∃1T∃ln (1-x )作图,就可以求得活化能E和反应级数n ,结果见表2.由表2可看出,在制焦温表2 不同煤焦的活化性参数T able 2 K inetic param eters of different cokes T emperature℃A ctivityenergy(kJ ・mo l -1)n800265.20.918700307.60.976600298.170.961度分别为800℃,700℃,600℃,停留时间为60m in 下,活化能分别为26512kJ m o l ,30716kJ m o l ,298117kJ m o l ,发现制焦温度为800℃时活化能最低,比在700℃和600℃时的活化能分别低15%和12%,可见在制焦温度为800℃停留时间为60m in下制焦是合适的.5 结 论1)通过比较新汶煤分别在制焦温度为800℃,700℃和600℃,停留时间为60m in ,30m in ,20m in和10m in 下的气化转化率,发现合适的制焦时间为60m in ,在这一系列温度下制焦对煤焦的气化转化率没有太大的影响.2)比较了在制焦温度分别800℃,700℃,600℃下不同停留时间的煤焦反应性,发现在停留时间为60m in 时,煤焦的反应性都是最高,分别为01015s -1,01010s -1和01012s -1.3)比较了制焦温度分别为800℃,700℃和600℃,停留时间为60m in 下的煤焦反应性,发现煤焦反应性800℃>600℃>700℃,800℃下比600℃提高了近25%,比700℃下提高约40%.4)用扫描电镜实验手段观察了新汶煤焦形貌结构,发现有较多的“斑点”和微孔,这些“斑点”和微孔在气化中起着活化中心的作用.5)通过计算在停留时间为60m in ,制焦温度分别为800℃,700℃和600℃下的活化能,发现在800℃下活化能为最低,比600℃和700℃分别低12%和15%.参 考 文 献[1] Senneca O ,Saladno N ,M asi S .M icro structural Changes and L o ss of Gasificati on R eactivity of Chars upon H eat T reatm ent[J ].Fuel ,1998,77(13):148321493.[2] 肖仁贵,廖 霞,曾祥钦.木质素对煤基活性炭影响分析[J ].煤炭转化,2005,28(3):55258.[3] 范晓雷,周志杰,王辅臣等.热解条件对煤焦气化活性影响的研究进展[J ].煤炭转化,2005,28(3):74278.[4] 唐黎华,吴勇强,朱学栋.高温下制焦温度对煤焦气化活性的影响[J ].燃料化学学报,2002,30(1):16220.[5] Q uyn D M ,W u H ,H ayash i J et a l .V o latilisati on and Catalytic Effects of A lkali and A lkaline Earth M etallic Species D uringPyro lysis and Gasificati on of V icto rian B row n Coal [J ].Fuel ,2003,82:5872593.[6] Kash i m ura N ,H ayash ia J I,L i C Z et a l .D egradati on of a V icto rian B row n Coal in Sub 2criticalW ater[J ].Fuel,2004,83:3532358.[7] W u H ,H ayash i J I,Ch iba T.V o latilisati on and Catalytic Effects of A lkali and A lkaline Earth M etallic Species D uring Pyro l 2ysis and Gasificati on of V icto rian B row n Coal [J ].Fuel ,2003,82:5872593.[8] M iura K ,H ash i m o to K ,Silveston P L .Facto rs A ffecting the R eactivity of Coal Chars D uring Gasificati on and Indices R ep re 2senting R eactivity [J ].Fuel ,1989,68(11):146121475.[9] 徐秀峰,崔 洪,顾永达.煤焦制备条件对其气化反应性的影响[J ].燃料化学学报,1996,24(5):4042410.[10] T eus ,H ans W ,N ature H .A ctivity and Stability of A ctive Sites D uring A lkaliM etal Carbonate 2catalysed Gasificati on R eac 2ti on of Coal Char [J ].Fuel ,1983,62(2):1852189.[11] 周俊虎,匡建平,周志军等.碱金属N a 对黑液水煤浆焦2CO 2气化特性的影响[J ].中国高校化学工程学报,2006,1(20):1832187.(下转第49页)42 煤 炭 转 化 2006年STUDY ON D IRECT L IQUEFACT I ON PROPERT IESOF SHENHUA COAL AND FEASIB I L IT Y W ITHS O42- ZrO2S OL I D AC I D AS CATALY STW ang Zh ica i Shu i Hengfu3 Zhang D ex i ang and Gao J i n sheng (Colleg e of R esou rce and E nv ironm en ta l E ng ineering,E ast Ch ina U n iversity of S cience and T echnology,200273S hang ha i;3S chool of Che m istry and Che m ica lE ng ineering,A nhu i U n iversity of T echnology,243002M a’anshan)ABSTRACT D irect hydro2liquefacti on p roperties of Shenhua coal and feasib ility w ith SO42- Zr O2as catalyst w ere studied by a batch m icro2au toclave.T he effects of atm o sp here,lique2facti on tem p eratu re,in itial p ressu re of hydrogen and the rati o of coal to so lven t on liquefacti on conversi on and the distribu ti on of p roducts w ere investigated.T he catalytic p roperties of SO42- Zr O2so lid acid w ere com pared w ith FeS and FeS+S to verify the catalytic activity of SO42- M x O yso lid acid fo r the hydro2liquefacti on of coal.In additi on,the so lven t ex tractab le p roperties of Shenhua coal w ere deter m inati on.T he resu lts show that the ex tracti on yield of Shenhua coal by CS2 NM P m ixed so lven t is2113%.T he con ten t of low2m o lecu lar w eigh t com pounds associated in the coal m acrom o lecu lar netw o rk structu re is low er,and hydroxyl group con sisted in coal is linked in m acrom o lecu lar fram ew o rk.Shenhua coal has good liquefacti on ab ility.T he h ighest liquefacti on conversi on w as ob tained as7613%at op ti m ized conditi on s w h ich w ere400℃,coal tetralin1 2, and SO42- Zr O2catalysis.T here are great effects of atm o sp here,in itial p ressu re of hydrogen,con2 versi on tem p eratu re and rati o of coal to so lven t on the liquefacti on conversi on of Shenhua coal.H igher tem peratu re and stronger hydrogen donato r are favo rab le to increasing the liquefacti on conversi on and the yield of o il and gas.T he catalytic activity of fou r catalytic system s increase in tu rn non2catalytic<FeS<FeS+S<SO42- Zr O2SO42- Zr O2so lid acid show s the best catalytic a2 b ility fo r the direct hydro2liquefacti on of coal and is w o rth to study and developm en t.KEY WOR D S Shenhua coal,hydro2liquefacti on,so lven t ex tracti on,catalyst,SO42- Zr O2so l2 id acid(上接第24页)EFFECT OF CHAR M AK ING TE M PERATURE AND COKE-FOR M ING T I M E ON CHAR GASIF I CAT I ONSPEC IF I C ACT IV IT YZhou Zh ijun L i n M i ao Kuang J i anp i ng L iu J i anzhong Zhou Junhu and Cen Kefa(S ta te K ey L abora tory of C lean E nergy U tiliz a tion,Z hej iang U n iversity,310027H ang z hou)ABSTRACT T he effect of coke m ak ing to coke gasificati on reactivity is obvi ou s.W e m ade coke at differen t coke2fo r m ing ti m e such as60m in,30m in,20m in,10m in and at differen t coke m ak ing tem p eratu res such as800℃,700℃and600℃.W e m easu red the coke gasificati on reac2 tivity by u sing non2iso ther m al ther m al gravi m etric analyzer(T GA)at1200℃and founded that the carbon conversi on of coke2fo r m ing ti m e of60m in is the h ighest at differen t coke m ak ing tem2 p eratu res.T he sp ecific reactivity of coke increased first and reduced after w ards.T he m ax i m um appeared at coke m ak ing tem peratu re of800℃and coke2fo r m ing ti m e of60m in.So w e deem ed that coke m ak ing tem p eratu re of800℃and coke2fo r m ing ti m e of60m in w as the app rop riate coke2m ak ing conditi on.KEY WOR D S coke2m ak ing,gasificati on,specific reactivity,T GA,SE M 94第3期 王知彩等 神华煤直接液化性能及固体酸催化可行性研究 。
不同升温速率下煤焦CO_2气化的动力学研究
传 热传 质滞后 ，所 以气 化 向高温 方 向移动 。
，＿ （ ｎ 专 圳 ［
以得 到高浓度 的 Ｃ Ｏ，因此 ，研究煤 焦 的 Ｃ Ｏ 气化
反应 动力学有 重 要 意义 。 由 于煤 的结 构 复 杂 ，不
图 １的 ３条 曲线 分别 表 示 煤 焦在 不 同升 温速 率 条件下 的气 化 热重 曲线 图 。图 ２的 ３条 曲线 分
同煤种 的气化 反 应 特性 存 在 很 大 差 异 ，因此 ，也 别 表示煤 焦在 不 同升 温速 率 条 件 下转 化 率 和温 度 需要不 同 的气化 模型来 描述 。 的关 系 图。 本 文考察 了不 同升 温速 率 下 煤焦 的反 应速 率
由图可知 ，当升温 速率 为 ３ ／ ｉ ，煤 焦 ０ Ｋ ｍ ｎ时 在 １２ ８℃ 左 右 开始 出现 明显 的 气化 现象 ；当升 ０ 温速 率为 ４ ／ ｍｉ ４
气 化 ； 当 升 温 速 率 为 ５ Ｋ ｍｎ 时 ，煤 焦 从 ０ ／ｉ
在 隔绝空 气 的情 况下 将 实验 用 煤 放 于 ７ ０ ｃ ０ ｃ
收稿 日期 ：２ １ ０ ０—１ ０ 。 ０— ８
１０ ２℃ 开始气 化 。在 ３种升温 速率下 ，煤焦 的最 ６
作 者 简 介 ：高正 阳 （９ ２ ） １７ 一 ，男 ，副 教授 ，研 究 方 向 为 高效 清 洁 燃 烧 及 环境 污染 控 制 ，Ｅｍ ｉ ａｚｙｎ １３ ｃｍ。 － ａｌ ｏｈａ＠ ６ ．ｏ ：ｇ
实验样 品 的工 业分析见 表 １ 。
表 １ 煤 焦 工业 分 析
Ｔａｂ． Ｉ １ ｎｄｕ ｔｙ ｎａ ｙ ｉ ｏａ ｈａｒ ｓ ｒ ａ ｌ ｓｓｏｆｃ ｌｃ
煤焦与水蒸气流化气化反应特性及动力学分析
能源化工 Energy Chemical Industry
Vol. 41 No.2 Apr., 2020
煤化工技术
煤焦与水蒸气流化气化反应特性及动力学分析源自金渭龙，钟思青，徐 俊，高 攀
(中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，上海 201208)
摘要 ：基于小型流化床评价装置研究了内蒙古褐煤煤焦与水蒸气的流化气化反应特性，考察了 温度、压力、水蒸气分压和氢气分压对碳转化率、反应速率和平均气体组分的影响。研究结果表明， 随着反应温度升高，碳转化率和反应速率显著增加，由于高温对气化反应深度和变换反应平衡的影 响，平均有效气组分大幅增加。提高系统压力会抑制流化气化反应的进行，碳转化率和反应速率降 低，加压有利于 CH4 生成，但对平均有效气组分的影响不明显。随着水蒸气分压的增加，碳转化率 和反应速率大幅增加，但其促进了变换反应的平衡移动导致平均有效气组分降低。氢气的存在会与水 分子竞争煤焦表面的活性位，抑制气化反应的进行，使得碳转化率和反应速率降低。采用 LangmuirHinshelwood(L-H) 模型拟合得到了 H2 抑制作用下的煤焦水蒸气流化气化反应速率方程，试验值与模 型拟合值吻合较好，并且计算得出宏观反应活化能为 181.36 kJ/mol。
JIN Weilong, ZHONG Siqing, XU Jun, GAO Pan
(SINOPEC Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology, Shanghai 201208, China)
Abstract: The fluidization gasification characteristics of Inner Mongolia lignite char and water vapor are studied in a laboratory scale fluidized-bed evaluation device. The effects of temperature, pressure, water vapor partial pressure and hydrogen partial pressure on carbon conversion, reaction rate and average gas composition are investigated. The results show that with the increasing of reaction temperature, carbon conversion and reaction rate increased significantly. Because of the influence of gasification reaction depth and water-shift reaction equilibrium at high temperature, average effective gas component increases significantly. With the increasing of pressure, the fluidization gasification reaction is inhibited, and carbon conversion and reaction rate are reduced. It is beneficial to CH4 formation in high pressure, but no significant effect on average effective gas component. With the increasing of water vapor partial pressure, carbon conversion and reaction rate are increased greatly, while average effective gas composition is decreased due to the change of water-shift reaction equilibrium. The existence of hydrogen would compete with H2O molecules for the active sites on the surface of coal char, which would restrain the gasification reaction and reduce carbon conversion and reaction rate. LangmuirHinshelwood (L-H) model is used to fit the reaction rate equation of char-H2O gasification in the presence of H2. The experimental value is in good agreement with the fitted value of L-H model, and the macro reaction activation energy is 181.36 kJ/mol.
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摘 要 ： 用 非 等 温 热 重 法 考 察 了神 华 煤 焦 、 平 朔 煤 焦 及 潞 安 煤 焦 的 水 蒸 气 气 化 反 应 性 ，分 析 了升 温 速 率 、 水 蒸 气 分 压 改 变 对 煤 焦 气 化 反 应 性 的 影 响 ， 即 水 蒸 气 分 压 越 大 ，煤 焦 的 气 化 反 应 速 率 越 快 ； 随 升 温 速 率 的 提 高 ，热 失 重 曲线 向 高 温 区 偏 移 ，最 大 失 重 速 率 相 应 增 大 。利 用 最 大 反 应 速 率 法 和 半 衰期 法评 价 了所 选样品 的 气化 反 应性 。试验 结 果表 明 ，在 相 同的 气化反 应条件 下 ，随 着 变质 程度 的 提 高 ，煤 焦 的 气 化 反 应 性 逐 渐 减 小 ， 其 气化 反 应 性 顺 序 为 神 华 煤 焦 ＞ 平 朔 煤 焦 ＞ 潞 安 煤 焦 。
Ｋ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ｒ ｓ：ｃ ａ ｈａ ； ｓ ｅ ｍ ；ｈ ａ ｉ ａｔ ｏ ｌｃ ｒ ｔａ ｅ ｔ ｎｇ ｒ ｅ；ｇ ｓ ｆ ｃ ｔｏ ａ ｉ ｉ ａ ｉ ｎ； ｔ ｅ ｍ ｏ ｒ ｖ ｍ ｅ ｒ ｈ ｒ ｇ ａ ｉ ｔｙ
煤 与水 蒸气 的反应 是煤 气化 过程 中的重要 反应 之 一 ，其气化 反应 性直 接或 间接地 影 响到 气化 工艺 参 数的选 定和 技术 经济 指 标 ｌ 。。 由于 两者 是复 杂 １ ｊ ￣ 的多相反 应 ，相对 二氧 化碳 气氛来 讲 ，气化 状 态受 控性 较差 。受 诸多 因素 的影 响 ，以往 人们把 研 究的 重 点多放 在二 氧化 碳气 氛上 ，作 为与煤 气化 各种 利
ｍ ａ ｍ ｕ ｒ ａ ｔｏ ａｔ ｎ ａｆｌｆ Ｒｅ ｕ ｔ ｎｄ ｃ ｅｄ ｇａ ｉｉａ ｉ ｅ ｃ ｉ ｉｙ ｒ ｒ ｕ ｅ ｓ ｍ ｅ ｇａ ｉｉａ ｉ ｒ ｅｓ ｘｉ ｍ ｅ ｃ ｉｎ ｒ ｅ ａ ｄ ｈ ｌ—ｉｅ． ｓ ｌｓ ｉ ｉａｔ ｓｆｃ ｔｏｎ ｒ ａ ｔｖ ｔ ｏ ｄｅ ｎｄ ｒ ａ ｓｆｃ ｔｏｎ ｐ ｏｃ ｓ ｗａｓ Ｓｈ ｈ ： ｅｎ ｕａ
第２ 期
煤 质 技 术
２１ 年 ３ ０１ 月
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Ｉ ｆ 升 温 速 率 及 水 蒸 气 分 压 改 变 对 煤 焦 气 化 反 应 性 的 影 响
丁 华
（ 炭 科 学研 究 总 院 北 京 煤 化 工 研 究分 院 ，北 京 １ ０ １ ） 煤 ０ ０ ３
ｐａｒ ｉ ｅ ｓ ｅ ｏ ｃ ｔａｌｐｒ ｓ ｕｒ ｎ ｈａｒ ｇ ｓ ｆ ｃ ｔ ｏ ｒ ａｃ ｉ ｔ ａ ｉ ｉ ａ ｉ ｎ ｅ ｔｖｉｙ
ＤＩ Ｇ ｕ Ｎ Ｈ ａ
（ ｉｉ ｇＲｅｅ ｒ ｈ Ｉ ｓｉｕ ｅｏ Ｃｏ ｌＣ ｍｉｔｙ，Ｃ ｎ ａｌＲｅｅ ￣ ｎｔｔｔ ，Ｂｅｊｎ １ ０ １ Ｂｅｊ ｎ ｓａ ｃ ｎ ｔｔ ｔ ｆ ａ ｋｅ ｓｒ ｈｉａ Ｃｏ ｓａｒｈ Ｉ ｓｉｕｅ ｉｉｇ ０ ０ ３，Ｃｈ ｎ ｉａ）
Ａｂ ｔａｃ ： Ｇａｓｆｃ ｉｎ ｒ ａｃ ｉｉｙ ｏ ｓｒ ｔ ｉｉａｔｏ ｅ ｔｖ ｔ ｆＳｈｅ ｈｕ ｏ ｈ ｒ．Ｐｉ ｇｓ ｏ ｃ ａ ｈａ ｎｄ Ｌｕ’ ｎ ｃ ａ ｈａ ｎ ａ ｃ ａｌｃ ａ ｎ ｈｕ ｏ ｌｃ ｒａ ａ ｏ ｌｃ ｒｗｅｒ ｎ ｓ ｉａｔ ｄ ｂ ｎ—ｓ ｈ ｒ ａ ｅ ｉｖｅ ｔｇ ｅ ｙ ｎｏ ｉｏｔ ｅ ｍ ｌ ｔ ｅ ｍ ｏ ｒ ｖ ｍｅｔｙ ｉ ｔ ｉ ｐ ｒ． Ｅｆｅｃ ｏ ｆｅ ｅ ｈ ａｔｎ ｒ ｔ ａ ｓ ｅ ｍ ｐ ｒ ｉｌ ｒ ｓ ｕｒ ｏ ｃ ａ ｇ ｓｆｃ ｉ ｎ ｅ ｃ ｉ ｉｙ ｗａ ｈｒ ｇａｉ ｒ ｎ ｈ ｓ ｐａ ｅ ｆ ｔ ｆ ｄｉｆ ｒ ｎｔ ｅ ｉ ｇ ａ ｅ ｎｄ ｔ ａ ａ ｔａ ｐ ｅ ｓ ｅ ｎ ｈ ｒ ａ ｉｉａｔｏ ｒ ａ ｔｖ ｔ ｓ ａ ｌｚ ｎａｙ ｅｄ．Ｔｈｅ ｌｒ ｅ ｈｅ ｓｅａ ｄｆｅ ｅ ｉｌｐ ｅ ｓ ｅ ｗａ ａ ｇ ｒ ｔ ｔ ｍ ｉｆ ｒ ｎｔａ ｒ ｓ ｕｒ ｓ， ｔ ｅ ｑｕｃ ｒ ｔ ｅ ｃ ｉ ｒ ｔ ｓ ｉ ｈ ａ ｅａ ｔｏ ｉｕａ ｉｎｓ Ｔｈ ｈ ｉｋｅ ｈｅ ｒ ａ ｔｏｎ ａ ｅ ｗａ ｎ ｔ ｅ ｓ ｍｅ ｒ ｃ ｉｎ ｓｔ ｔｏ ． ｅ ｒ ａ ｔｏ ｒ ｔ ａ ｌ ｏ ｔｅｎ ｎ ｅ ｓｔ ａ ｉ ｇ ｒ ｔ ｎｃ ｅ ｓ ｄ ｃ ｒ ｓ Ｏ ｉ ｇｌ Ｇａ ｉｉａｔｏ ｅ ｃ ｉ ｔ ｆｓ ｍ ｐｌｓｗａ ｓ ｉ ｔ ｄ ｂ ｅ ｃ ｉｎ ａ ｅｗ ｓａｍ ｓ ｈａ ｃ ｄ ａ ｈｅｈｅ ｔｎ ａ ｅ ｉ ｒ ａ ｅ ０ｒ ｅ ｐ ｎｄ ｎ ｙ． ｓｆｃ ｉｎ ｒ ａ ｔｖｉｙ ｏ ａ ｅ ｓｅ ｔｍａ ｅ ｙ
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关 键 词 ： 煤 焦 ；水 蒸 气 ；升 温 速 率 ； 气 化 ； 热 重
中 图 分 类 号 ：ＴＱ５ ４
文 献 标 识 码 ：Ｂ
文 章 编 号 ：１ ０ ６ ７ （ ０ ］ ０ — ０ ９ ０ ０ ７７ ７ ２ １ ） ２ ０ ３ — ３
Ｄｉ ｃ ｓ ｉ ｎ ｏ ｈｅ ｅ ｆ ｃ ｆ ｄｉｆ ｒ ｎｔ ｈ ａ ｉ ｇ ｒ ｔ ｎ ｔ ａ ｓ ｕ ｓｏ ｎ ｔ ｆ ｅ ｔｏ ｆ ｅ ｅ ｅ ｔｎ ａ ｅ ａ ｄ ｓｅ ｍ