【摘要】：本文通過使用不同催化劑對乙烷二氧化碳重整與煤熱解耦合過程(CP-CRE)進行考察,確定最適宜反應(yīng)的催化劑,以獲得更高的焦油收率。并將該過程與N_2氣氛(CP-N_2)和甲烷二氧化碳重整氣氛下的耦合過程(CP-CRM)進行比較,認識不同氣氛下煤熱解的焦油產(chǎn)率和組成。主要研究結(jié)果如下:(1)采用浸漬法制備了不同催化劑,在650 ~oC、乙烷CO_2碳碳摩爾比為1的條件下進行乙烷二氧化碳重整與煤熱解耦合實驗,通過實驗發(fā)現(xiàn),Ni/MgO催化劑適合耦合過程,由于MgO是堿性載體,對CO_2有良好的吸附作用,且NiO在MgO上有良好的分散性,不會使C_2H_6過度裂解產(chǎn)生積碳,可以有效的提升后續(xù)煤熱解焦油產(chǎn)率。通過對比,發(fā)現(xiàn)相對于不同的活性組分,催化劑載體對焦油組成的影響更大。通過對Ni/Al_2O_3催化劑添加少量的MgO,可以提高NiO的分散度,有效減少催化劑的積碳,從而提高其催化活性和穩(wěn)定性。(2)以Ni/MgO為催化劑,對CRM和CRE氣氛下的熱解過程與N_2氣氛進行比較,發(fā)現(xiàn)淖毛湖煤的熱解焦油產(chǎn)率隨溫度的升高呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢,并在650 ~oC達到最高值。耦合過程對焦油產(chǎn)率有一定的提升,且最高點時CP-CRM和CP-CRE過程的焦油產(chǎn)率分別為N_2氣氛下的產(chǎn)率的1.19倍和1.26倍,耦合氣氛下水產(chǎn)率隨著溫度的升高有較為明顯的提高,熱解半焦產(chǎn)率隨著反應(yīng)溫度的升高而下降。(3)通過焦油模擬蒸餾分析,耦合過程產(chǎn)生的煤焦油相比于N_2氣氛下得到的煤焦油,其輕質(zhì)組分較多,重質(zhì)組分較少。且溫度的升高有利于焦油中輕質(zhì)組分的增加。從焦油的核磁共振分析及GC、GC-MS分析,發(fā)現(xiàn)耦合過程促進焦油的加氫反應(yīng),且耦合過程相對于CP-N_2過程抑制了稠環(huán)結(jié)構(gòu)的形成,從而產(chǎn)生了更多的苯、酚、萘類物質(zhì)。說明在耦合過程中,重整過程產(chǎn)生的自由基加入,穩(wěn)定了煤熱解碎片,阻止其二次反應(yīng),從而產(chǎn)生了更多的單環(huán)芳香物,芳香氫總量增加。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ530.2
【圖文】：

O2→ CH4+ 3CO + H2O H°25=180 kJ/mol G°25=12反應(yīng)： CO + H2O H°25=41 kJ/mol G°25=28相比于 CRM 反應(yīng)，一個優(yōu)勢就是當反應(yīng)的ΔG < 0 時，有利于減少操作的消耗和延長催化劑的壽命。且 CRE 的匹配，耦合效果會更好[48]。乙烷和二氧化碳反應(yīng)生成乙效方法[49]。在 ODEC 反應(yīng)中，CO2作為氧化劑會比使用具體而言，ODEC 反應(yīng)中 C2H6先被催化劑脫氫形成 C2過逆水氣重整反應(yīng)生成 CO[50]。且過量的 CO2可以）減少在較高的溫度下形成的焦炭的量，從而提高轉(zhuǎn)化學(xué)軟件對 CRM，CRE 和 ODEC 反應(yīng)的自由能從 298K 至 圖 1.2，溫度對ΔG 有很大的影響，由于反應(yīng)物的穩(wěn)定特的進行是有利的。在ΔG 為 0 時，CRE 相較于 CRM 和 足夠高的情況下，CRE 和 ODEC 會同時發(fā)生。(1)

圖 1.3 用 HSC 軟件對乙烷 CO2重整及乙烷 CO2氧化脫氫反應(yīng)熱平衡時氣體產(chǎn)物的分析[51]Fig.1.3 Thermodynamic equilibrium plots for CO2+ C2H6reaction at 1 atm from 373 to 1273 K and atinlet feed ratio of CO2: C2H6= 1 with products (a) CO, H2and H2O only (b) CO, H2, H2O and C2H4. Theplots were created by using Gibbs free energy minimization algorithm on HSC software.1.3.2 乙烷二氧化碳重整催化劑

O2→ CH4+ 3CO + H2O H°25=180 kJ/mol G°25=12反應(yīng)： CO + H2O H°25=41 kJ/mol G°25=28相比于 CRM 反應(yīng)，一個優(yōu)勢就是當反應(yīng)的ΔG < 0 時，有利于減少操作的消耗和延長催化劑的壽命。且 CRE 的匹配，耦合效果會更好[48]。乙烷和二氧化碳反應(yīng)生成乙效方法[49]。在 ODEC 反應(yīng)中，CO2作為氧化劑會比使用具體而言，ODEC 反應(yīng)中 C2H6先被催化劑脫氫形成 C2過逆水氣重整反應(yīng)生成 CO[50]。且過量的 CO2可以）減少在較高的溫度下形成的焦炭的量，從而提高轉(zhuǎn)化學(xué)軟件對 CRM，CRE 和 ODEC 反應(yīng)的自由能從 298K 至 圖 1.2，溫度對ΔG 有很大的影響，由于反應(yīng)物的穩(wěn)定特的進行是有利的。在ΔG 為 0 時，CRE 相較于 CRM 和 足夠高的情況下，CRE 和 ODEC 會同時發(fā)生。(1)

【參考文獻】

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本文編號：2802933