加压射流流化床煤催化气化制天然气的模拟研究

以煤催化气化制合成天然气技术为研究背景,内径0.2 m,高6 m,处理量为0.5 t/d的流化床气化炉为研究对象,建立了煤催化气化流化床气化炉的数学模型。将气化炉简化为3个区域:分布板区、气泡区和自由段区,基于稳态一维模型,考虑了加压下流体力学性质(最小流化速度、射流高度和直径、气泡直径和速度以及床层膨胀比),质量和热量传递,以及催化气化反应动力学(煤焦燃烧、水蒸气气化、变换和甲烷化)等因素对气化结果的影响。计算结果表明:当射流管引入氧气后,颗粒温度迅速达到最大值随后下降最后趋于平缓;氢气和二氧化碳浓度随着床高近似线性增加,但一氧化碳和甲烷随床高增加缓慢;3.1 MPa时最大气泡直径约为0.11 m,气化炉内不会发生节涌现象。计算床温和气体组成与实验结果有良好的一致性。     

不连沟煤加压催化的热解特性

在固定床反应器中考察了压力、K_2CO_3和不同气氛对不连沟煤热解特性的影响,结果表明:在N_2气氛、700℃条件下,热解压力由常压升至3.5MPa,原煤和负载催化剂煤样的热解特性呈现相似的规律,即提高压力导致半焦产率和气体产率均增加,焦油和热解水产率下降;相比于原煤,添加K2CO3后,半焦产率下降,焦油和热解水产率下降而气体产率明显增加;在压力与K_2CO_3双重作用下,热解气体组成中CH_4收率显著提高,在700℃,3.5 MPa条件下,H_2气氛促进了加氢热解反应的进行,同时水蒸气易与焦油中稠环芳烃大分子发生重整反应,导致在H_2+H_2O气氛下甲烷收率和焦油中正己烷可溶物产率均明显提高.     

原料粒度对铸造型焦气孔结构和表观质量的影响

采用TG-FTIR对原料热解气的析出进行分析,通过微孔结构分析仪、扫描电镜研究半焦和焦煤粒度对铸造型焦微观结构的影响规律,并对其宏观质量进行研究.结果表明:随着温度的升高,除半焦外,其它原料都发生二次析气.随着焦煤粒度的增加,最大进汞量的峰值孔径稍有增加,峰值不断下降,且大气孔明显增多;铸造型焦的孔容、平均孔径、气孔率均增加;铸造型焦整体结构的密实性下降,大气孔数量增加,气孔壁变薄,裂纹增加;半焦的影响趋势与焦煤的一致.型焦落下强度基本都大于98％,抗压强度大于20 t/个.     

泥煤在超临界水中气化实验研究

采用间歇式超临界水气化装置对泥煤进行气化实验,系统研究了催化剂、反应温度、反应时间对泥煤气化效果的影响。结果表明:四种催化剂均可将煤转化率从79%提高到95%以上,其中以KOH为催化剂时H_2和CH_4的产率最高,分别达到了422mL/(g daf coal)和184 mL/(g daf coal)。在催化剂存在条件下,温度升高和延长反应时间均可促进H_2和CH_4的生成。温度650℃时CH_4产率是550℃时的2.6倍。当停留时间达到30 min时,H_2和CH_4的产率分别达到了555 ml/(g daf coal)和212 ml/(g daf coal)。     

半焦制铸造型焦热解动力学分析

以半焦、烟煤、气煤、沥青为原料,消除内、外扩散影响的基础上利用热重分析仪获得失重曲线,并通过3种动力学方法计算出活化能,分析了动力学特征.Friedman分析法和Ozawa-Fly-nn-Wall(OFW)法得到了活化能的变化趋势,前者更为可靠,DAEM模型得到了和Friedman分析法相近的结果.结果表明:整个炭化过程中升温速率越快,失重越快,但终温时,型焦残余量与升温速率无关.对半焦制铸造型焦的热解动力学分析结果表明:混合料的热解不是简单的一级反应,在转化率0.1～0.6范围内(204～481℃),反应的活化能在116.27～363.22 kJ/mol之间;转化率大于0.6后,反应的活化能降低到100 kJ/mol左右,活化能的变化可为型焦生产中焖炉工艺和升温制度提供依据.