石油焦气化反应动力学及其反应性与焦结构的关系

石油焦结构致密,孔隙不发达,灰分及挥发分含量低,导致其气化活性较低。焦结构是影响石油焦气化反应活性高低的重要因素,为阐明石油焦气化反应特性及其与焦结构的关联,采用热重分析仪对镇海石油焦、京博石油焦和胜利石油焦进行CO₂非等温气化反应特性研究,并结合石油焦结构的表征分析,探讨焦结构对气化反应性的影响规律。结果表明：利用比气化速率能够较好地描述3种石油焦的气化反应性差异,气化活性由大到小顺序为胜利石油焦、京博石油焦、镇海石油焦;依据比气化速率随温度的变化规律,可将石油焦的等温气化反应分为慢速、中速、快速3个阶段;石油焦结构分析发现,石油焦气化反应性与焦结构的有序度和CO₂化学吸附量关联性较好,其焦结构有序化程度及其CO₂总吸附量均可用来反映其气化反应性高低;利用比气化速率作为对应恒温气化条件下速率常数计算得到胜利石油焦、京博石油焦和镇海石油焦的气化反应活化能分别为216、245和280 kJ/mol。     

热重分析煤焦恒温气化过程中气体切换的影响

利用热重分析仪研究恒温煤气化是实验室常用的气化活性评价流程,但该实验中气体切换过程的影响却较少报道。本文以一种煤焦CO₂气化反应为例,通过切换气体与全部采用CO₂气体气化实验对比,分析气体切换步骤对恒温气化实验的影响,并结合在线质谱检测了切换过程中气体逸出规律。研究发现,存在切气步骤时,尽管CO₂可快速扩散至反应区,但由于气体的置换过程并非简单的平推流,导致部分碳的气化是发生在变化着的反应性气体和惰性气体的混合气氛中。这极大地影响了煤焦样品的气化反应速率大小和趋势,进一步影响反应动力学模型的判断和选择,并将导致由此计算所得的活化能受扩散影响而偏低。因此,建议在应用热重分析仪采用气体切换流程研究恒温气固相反应时,应首先对其气体逸出规律进行检测,评估气体切换步骤对整个反应过程的影响,以减小实验误差。