【摘要】：低階褐煤資源豐富,對褐煤的開發(fā)利用成為研究重點。本文選取內(nèi)蒙古勝利褐煤(簡稱SL),通過惰氣氣氛700℃煉焦得到褐煤焦、酸洗煤焦和酸洗添加金屬離子煤焦,采用工業(yè)分析、FT-IR、Raman、XRD、XPS等方法對煤焦進行基礎(chǔ)表征,在高純Ar及(10%CO+90%Ar)兩種氣氛下利用固定床煤-氣化反應(yīng)裝置程序升溫考察煤焦的水蒸氣氣化性能,并對氣化反應(yīng)過程進行動力學計算分析。從工業(yè)分析數(shù)據(jù)可以看出,三種煤焦的干基灰分含量存在顯著差異,SL~+-Na-700J明顯高于其它煤焦,且固定碳含量最低,SL~+-700J的干基灰分最低,說明HCl洗脫了褐煤中一些礦物質(zhì),導致干基灰減少;從FT-IR中可知,HCl洗脫對褐煤焦的內(nèi)部官能團影響不大;從煤焦的Raman表征數(shù)據(jù)分析可知,SL~+-Ni-700J的石墨化程度最大,導致平面晶體尺寸最小。煤焦石墨化程度越小,雜原子含量越高,結(jié)構(gòu)越不穩(wěn)定,反應(yīng)越有可能發(fā)生;從XRD表征數(shù)據(jù)可知,酸洗添加金屬離子煤焦的d_(002)值與SL-700J的d_(002)值相比有不同程度的增加,Ca、Na的芳香度f_a數(shù)值大于其它金屬離子,增大了煤焦的晶面間距,煤焦的有序度減小;從XPS的表征數(shù)據(jù)分析,三種煤焦的芳香結(jié)構(gòu)或取代烷烴在77%以上均大于其它基團含量,說明了褐煤焦、酸洗煤焦和酸洗添加金屬離子煤焦的主體碳結(jié)構(gòu)是C-C/C-H。在高純Ar氣氛下,煤焦在中低溫區(qū)(500℃-700℃)的水蒸氣氣化反應(yīng)主要受Ca的影響較大,而在高溫區(qū)(600℃-850℃)的水蒸氣氣化反應(yīng)Na的催化氣化反應(yīng)性最強。在濃度為(10%CO+90%Ar)的混合氣氛下,水煤氣變換反應(yīng)的進度ξ顯著提高。Ca、Fe及Ca/Fe混合在中低溫區(qū)(500℃-650℃)對水煤氣變換反應(yīng)具有良好的催化效果;然而Fe在中低溫區(qū)(500℃-700℃)對碳的氣化反應(yīng)催化效果不明顯,在溫區(qū)為(750℃-900℃)之間具有很好的氣化活性;Ca/Fe混合在溫區(qū)(600℃-900℃)一直都有很好的氣化反應(yīng)活性,在相同溫區(qū)下其水煤氣變換反應(yīng)也是具有良好的催化作用。綜合數(shù)據(jù)可以看出,酸洗添加金屬離子煤焦的水蒸氣氣化反應(yīng)性順序為:SL~+-Ca-700JSL~+-Na-700JSL~+-Ca/Fe-700JSL~+-Ni-700JSL~+-Fe-700JSL~+-Cu-700J。
【學位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ546
【圖文】：

2.2 酸洗添加金屬離子樣品及焦樣的制備由于堿金屬鈉、堿土金屬鈣和過渡金屬鎳等金屬離子在水蒸氣氣化反應(yīng)一定的催化作用，選取試劑 Ca(NO3)2·4H2O、Fe(NO3)3·9H2O、Cu(NO3)2·3HNO3和 Ni(NO3)2·6H2O 的分析純樣品作基礎(chǔ)底物，將試劑和基礎(chǔ)煤樣進一并充分混合。首先，稱取 10g 酸洗煤，并將所含金屬離子的量計算為對應(yīng)為 5%的酸洗煤質(zhì)量。稱量所需的金屬硝酸鹽晶體，將稱量的樣品倒入燒杯入蒸餾水至 100ml，充分混合并攪拌，加入過量氨水(100ml)，滴加和攪拌進行。滴加氨水的目的是提高陽離子的分散度，將目標金屬沉積在載體表通過沉積沉淀法得到均勻分布的高度分散的金屬顆粒，防止團簇的形成，于水煤氣變換反應(yīng)。然后，將混合均勻的樣品在干燥箱中 105 ℃干燥，所分別命名為 SL+-Ca、SL+-Fe、SL+-Cu、SL+-Na 和 SL+-Ni。緊接著將所得酸洗煤在惰性氣氛下操作，程序升溫至 700℃，得到的焦炭樣品記+-Ca-700J、SL+-Fe-700J、SL+-Cu-700J、SL+-Na-700J 和 SL+-Ni-700J。

圖 2-2 煤焦水蒸氣氣化反應(yīng)測試流程圖Figure 2-2 Test flow chart of lignite chars water vapor gasification reaction和焦油混合物通過氣-液分離器，氣體通過氣-液分離器后冷凝，后進行數(shù)據(jù)采集，最后通過皂沫流量計排出。在實驗中收集的氣體、CH4、CO2，在該實驗中，混合氣體是由濃度為(10%CO+90%的氣體通過色譜進行定性和定量分析。文中有關(guān)煤焦水蒸氣氣化特在相應(yīng)條件下通過煤水蒸氣氣化產(chǎn)生的總反應(yīng)值。由于各煤焦的d 和 Fcd 數(shù)值均不同，為統(tǒng)一研究標準。給出的數(shù)據(jù)除特殊說明無灰基為基準，并且通過以下公式進行數(shù)據(jù)的標準無量綱化[39-40]業(yè)分析數(shù)據(jù)均用百分數(shù)表示。totali,outV 100V100 y total i,outiad adV y 0.82F 100%22.4 m (100-M -A )煤

【參考文獻】

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本文編號：2731110