發(fā)布時間：2017-11-30 19:39

  本文關(guān)鍵詞：不同金屬鹽及金屬氧化物催化劑對煤熱解性能影響的研究

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【摘要】：當今國內(nèi)“缺油,少氣,富煤”的能源現(xiàn)狀決定我國對煤炭資源的綜合高效利用應提起相當?shù)闹匾�。我國蘊藏的低階煤資源比較豐富,經(jīng)由對低階煤進行催化熱解反應,能夠獲得比較多用途較廣的原材料,從而避免其直接燃燒所引起的環(huán)境污染和資源浪費。通過引入金屬催化劑,能夠使熱解轉(zhuǎn)化率有所提高,并能調(diào)節(jié)熱解產(chǎn)物的分布,對煤的精細化、潔凈化利用有著較為重要的意義。本文以霍林河褐煤為原料,展開了對原煤負載不同種類金屬鹽(K_2CO_3、CaCl_2、FeCl_3、MoS_2)和金屬氧化物(CaO、MgO、Al_2O_3、MnO_2、Fe_2O_3、NiO)的催化熱解特性進行了研究。本文利用熱重分析儀(TGA)探討了負載催化劑后不同煤樣的熱解規(guī)律,通過分析熱解試驗所得到的TG-DTG曲線,考察在恒定升溫速率下添加不同種類催化劑對煤熱解轉(zhuǎn)化率、最大失重速率及所對應溫度所產(chǎn)生的影響。在添加金屬氧化物催化劑條件下,CaO及NiO對熱解轉(zhuǎn)化率相對提高最多達7.00%和7.53%。在活潑熱解階段除Al_2O_3外其他幾種金屬氧化物催化劑均體現(xiàn)出明顯的催化效果;在熱縮聚階段,NiO催化效果最為顯著,在該階段峰溫提前約10℃,失重速率峰值提高0.0041%/℃。在添加金屬鹽類催化劑條件下,FeCl_3對轉(zhuǎn)化率相對提高最多達到9.22%。在活潑熱解階段催化作用主要表現(xiàn)在對峰溫的提前,而在熱縮聚階段,除MoS_2外的其他幾種催化劑均表現(xiàn)出顯著的催化效果,CaCl_2在該階段峰溫提前10℃,失重速率峰值提高0.0061%/℃。本文并對活潑熱解階段及熱縮聚階段分別采用一級單一反應模型及二級單一反應模型進行動力學擬合,實現(xiàn)對褐煤熱解行為的宏觀描述。原煤在活潑熱解階段的活化能E為29.53 kJ/mol,在添加催化劑后活化能E降低至22.49~29.29 kJ/mol;原煤在熱縮聚階段的活化能E為44.52 kJ/mol,添加催化劑后活化能降低至24.46~41.28kJ/mol。本文并在固定床反應器上較為系統(tǒng)的開展了對霍林河褐煤催化熱解特性的研究,考察了催化劑對熱解產(chǎn)物(煤氣、焦油)產(chǎn)率的影響。并對氣體產(chǎn)物進行收集并進行氣相色譜分析(GC),定量分析不同煤樣熱解煤氣中H2、CO、CO_2、CH4的含量,發(fā)現(xiàn)催化劑的加入使熱解煤氣中的各組分在450℃及750℃的相對含量均有所改變;并對液體產(chǎn)物進行氣相色譜-質(zhì)譜分析(GC-MS),定性定量分析不同煤樣熱解焦油的特性,研究發(fā)現(xiàn)褐煤原煤及添加催化劑熱解后所得焦油的組分均以輕質(zhì)芳烴類、酚類、稠環(huán)芳烴類、脂肪烴類、雜環(huán)類五類化合物為主。不同種類催化劑的加入都在不同程度上增加了酚類、稠環(huán)芳烴類及雜環(huán)類化合物的含量,降低了輕質(zhì)芳烴類以及脂肪烴類化合物的含量。
【學位授予單位】：武漢工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TQ530.2

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本文編號：1240277