煤中掺配高硫石油焦的气化适应性研究-硕士研究生开题报告

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1、煤中掺配高硫石油焦的气化适应性研究学生：刘仁科指导教师：李寒旭教授报告日期：2013.3.18主要内容本课题创新点研究内容与方法国内外研究现状选题背景及研究目的课题名称及来源课题进展计划1课题名称及来源课题名称：煤中掺配高硫石油焦的气化适应性研究课题来源：自选项目随着社会的发展，世界各国能源消耗猛增，原油消耗成倍增长导致世界范围内的大规模开采，优质原油比例越来越小，硫元素含量较高的重质和劣质原油比例日益增加，其副产品高硫石油焦产量日益增加乃至过剩，由于硫含量高导致石油焦利用率。2选题背景及研究意义2.1选题背景图1海绵焦图2针状焦图3弹丸焦图4粉焦2.2研究目的研究高硫

2、焦及配煤的可磨性变化规律，找出石油焦表面性质、内部结构对气化反应性影响机理；探索煤中掺配不同比例高硫焦的灰熔融特性、流动性、黏温特性，得出气化石油焦较佳的掺配比例。2.3研究意义探索出一条高硫石油焦高效利用新途径；拓宽煤气化工艺原料煤使用范围，提供一种稳定的原料来源。3国内外研究现状一、石油焦气化反应性研究现状JianhuiZou，BoliYang，KaifengGong[14]等研究了石油焦在磨制过程中的机械化学处理对其CO2气化反应活性的影响。研究结果表明，石油焦的气化反应活性可以通过研磨来有效的改变，通过湿磨法磨制石油焦的活性比干磨法磨制的活性要高的多。Youqi

3、ngWu,JianjianWang,ShiyongWu[16]等利用实验室规模的固定床反应器研究K元素催化石油焦气化的过程。通过对气化反应性、气化选择性和气体的释放指标的分析对比，发现催化气化不仅能够有效的促进这些反应（水-碳反应，水-气转化反应和甲烷-蒸汽重组反应），还能够显著的提高偏向CO2的气化选择性（一个高的偏向CO2的气化选择性意味着高的H2产率）。在气流床工艺中，粉煤在气化炉内的反应时间短暂，一般仅为5～8s，这样的反应时间对原料气化反应性具有一定要求。因此许多研究表明：石油焦的气化反应活性相对于煤较低，通过添加适量催化剂及其他处理能够在不同程度上提高石油焦

4、的气化反应活性。以下是一些研究情况。Ohtsuka,Y.[17]等利用热天平研究了在等温条件下，Ca(OH)2和CaCO3对石油焦水蒸气加压气化过程的催化作用。研究表明两种成分增加了反应速率，而CaCO3显示了与Ca(OH)2不相上下的催化反应活性。在没有Ca元素负载的情况下，850℃反应2h后，石油焦中固定碳的转化率为65%，然而添加催化剂后，从开始到催化完全只要1h。表观活化能并没有因为Ca的添加而改变，而且主要的产物是H2。李庆峰、房倚天、王洋等[15]研究了气化反应温度对石油焦水蒸气气化反应活性的影响。研究结果是，在水蒸气条件下，所研究的3种石油焦具有一定的气化

5、反应活性。随着温度的升高，总气化反应时间缩短，平均气化反应速率增加；1050℃时的平均气化反应速率是900℃时的3-4倍二、可磨性研究现状赵虹[14]等研究了不同煤化程度煤的可磨性指数变化和破碎特性，文章选取了烟煤、贫煤、烟煤及褐煤进行了研究，并分析了煤种的破碎过程以及破碎后的粒度分布规律。结果表明：经过哈氏可磨性测定仪后，各煤种的工业分析都发生了不同程度的变化，而煤粉破碎后的粒度分布取决于煤种的煤化程度，而与煤种的可磨性指数相关性较小王玉磊[11]等人对混煤的哈氏可磨度进行了试验研究，将渭河电厂的和平海电厂以及锡林郭勒苏尼特碱业和平海电厂的煤粉以不同比例进行混合，然后

6、测定其哈氏可磨性指数，结果表明：混煤的哈氏可磨性与单煤哈氏可磨度之间不呈线性关系，而是趋于难磨煤种。随着易磨煤种含量的增加，混煤的哈氏可磨度只呈现微小的增加煤的可磨性是一种与煤的硬度、强度、韧度和脆度有关的综合物理特性，与煤的年代、煤岩结构、煤矿的类型和分布等有关。通常用哈氏可磨性指数HGI来衡量煤的可磨性，其值的大小反映了不同煤样破碎成粉的相对难易程度。HGI值越大，说明在消耗一定能量的条件下，相同量规定粒度的煤样磨制成粉的细度越细。研究高硫焦气化，我们有必要研究高硫焦及配煤的HGI变化规律，为气化炉制粉系统提供指导。以上研究表明，国内外专家学者对单煤、煤混配的哈氏可

7、磨性指数变化规律研究较多也比较深入，然而针对高硫石油焦及煤中不同掺焦量的可磨性研究几乎处于空白。三、石油焦制浆研究现状XiuliZhan，ZhijieZhou，WanzhongKang，FuchenWang[22]通过利用造纸黑液作为一种添加剂来研究其对提高石油焦成浆性能。结果表明：添加大约1.0wt%的造纸黑液，石油焦的流变特性、流动性和浆体的稳定性都得到了明显提高，水焦浆的浓度最高可达到70wt%，并具有很好的表观粘度、流动性和稳定性。针对石油焦难以利用的问题，许多企业、专家学者研究了石油焦在以GE水煤浆气化制合成气上应用，以下是一些