CaO对神木烟煤煤焦-CO2催化气化反应性及动力学影响研究.pdf

《CaO对神木烟煤煤焦-CO2催化气化反应性及动力学影响研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第1期(总第164期)煤化工No．1(TotalNo．164)2013年2月CoalChemicalIndustryFeb．2013CaO对神木烟煤煤焦一CO2催化气化反应性及动力学影响研究陈鸿伟，武振新，高松(华北电力大学，河北保定071003)摘要在常压、850℃1000℃气化温度、固定床上，研究了催化剂CaO含量对神木烟煤煤焦一c0。气化反应的影响，通过改进随机核化模型来计算煤焦气化动力学参数。实验表明：Ca0的存在对煤焦一cO气化反应有明显的催化作用。在850℃950℃气化温度下，CaO质量分数在15％左右催化效果最好；在1000℃气

2、化温度下，Ca0质量分数在20％左右催化效果最好；添加了催化剂的煤焦样品，指前因子和活化能之问存在一定的补偿效应。关键词煤焦，c0，催化气化，反应性，动力学，Ca0文章编号：1005—9598(2013)一01—0034—04中图分类号：TQ530．2文献标识码：A煤炭气化是高效、洁净利用煤炭的最主要途径之合，加入一定量的去离子水制成煤浆，搅拌均匀后放一，前人研究已发现，碱金属对煤气化燃烧过程有催在干燥箱中烘干，温度为120oC，时间为3h，然后把化作用l1]，但煤中存在的ca元素对煤气化的催化作烘干的样品放入坩埚中移至水平炉固定床，氮气氛围

3、用尚缺乏定量的研究。(流量400mL／min)，以20℃／min的升温速率从室温本文通过向煤中添加不同比例的CaO制作煤焦，缓慢升到750℃，在此温度下保温30min。然后在氮并在自行设计的固定床实验台上研究了Ca0对神木气氛围(流量400mL／min)下，冷却至室温，即制得煤烟煤煤焦一c0。气化反应性及动力学参数的影响，进焦，密封保存。以催化剂CaO占混合物的质量百分数而认识碱金属在煤气化中的作用，为优化气化工艺过表示，煤与催化剂Ca0有5种7昆合比例，0％(原煤)、程提供依据。5％、10％、15％、20％。煤焦制备过程中，惰性保护气体和气

4、化剂分别由1实验N。钢瓶和c0。钢瓶经过减压阀减压、再通过气体干燥1．1实验样煤器后提供，气体流量由转子流量计控制，两种气体的实验所用样煤为神木烟煤，通过标准筛筛分，选纯度均大于99．9％。称量过程均在同一台电子分析天取粒径<63m(>230目)的煤粉颗粒(排除内、外扩平上进行，天平精度0．1mg，满足实验要求。散影响)，其工业分析如表1所示。1．3固定床实验实验在自行设计的竖直炉固定床实验台上进行。表1煤的工业分析氮气氛围(流量400mL／min)下，以40℃／min的升温^／％A／％V“／％FC／％速率从室温快速升到设定温度，待温度稳定后

5、把氮气切换成c0(流量600mL／min)，进行气化反应。电子天平与计算机相连，可以实时记录数据。实验均在常压1．2煤焦的制备下进行，恒温气化温度分别为850℃、900℃、950℃、煤焦制备采用浸渍法，将煤与CaO按不同比例混1000℃收稿日期：2012—12—12作者简介：陈鸿伟(1965一)，男，重庆，教授，博士，1986年本科毕业于华北电力大学电厂热能动力专业，主要从事高效、清洁燃烧及环境污染控制方面的研究，E-mail：hdchw66@126．com。2013年2月陈鸿伟等：CaO对神木烟煤煤焦一CO：催化气化反应性及动力学影响研究一

6、352结果与讨论2．1煤焦转化率及气化反应速率的计算气化过程中，煤焦转化率计算式见式(1)：：0二f11Wo-W、式中：——煤焦转化率，％；。——反应初始时的样品质量，g；础——反应初始时样品中灰的质量，g；——反应时刻t时的样品质量，g。本文引用改进随机核化模型，其计算式见式(2)：础一In(1)(2)两边取对数，得式(3)：fllnt=ln[一in(1)卜ln(3)式中：、口——根据转化率，用最小二乘法拟合得到。由于煤焦在不同转化率下气化速率不同，计算动力学参数时，首先要确定以哪种气化速率来进行计算。本实验采用以反应进行时的实际碳基为基准

7、的比气化反应速率k()，定义为单位质量固定碳的转化率，其计算式见式(4)：k()：一X(4)上-Xdt￡／m1n将式(2)代人式(4)得式(5)：(C)k()=佃[一ln(1一)])(5)煤焦的平均反应速率k定义见式(6)：ljcJ。k()dx(6)2．2CaO对煤焦气化反应的影响图l中(a)、(b)、(C)、(d)分别是850℃、900℃、950℃、1000℃气化温度下，催化剂CaO不同含量的煤焦样品转化率随时间的变化曲线。由图l可知，在850℃到1000℃温度范围内，CaO作为催化剂对煤焦一·一原煤一_一5％CaO一▲一10％CaO一★一

8、15％CaO一·一20％CaO-CO气化反应催化效果明显。图1不同气化温度下煤焦转化率随时间的变化由图1中(a)可知，在气化温度850℃下，随着CaO含量在一定范围