發(fā)布時間：2021-08-25 17:04

　　論文將“電石法”生產(chǎn)聚氯乙烯（PVC）過程中的副產(chǎn)品電石渣添入蒙古胡碩圖煙煤中進行水蒸氣氣化實驗,實現(xiàn)高氫合成氣的制備,同時,采用XRD、Raman、SEM、TEM、FTIR、XPS等表征手段對相應的反應溫度下的煤焦進行表征,分析考察電石渣催化煙煤水蒸氣氣化性能與煤樣結(jié)構(gòu)變化之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明:添加電石渣的蒙古煙煤樣品具有明顯的水蒸氣氣化催化作用,電石渣的存在增加了煙煤制氫的反應效率,明顯提高合成產(chǎn)物中的H₂/CO比。研究發(fā)現(xiàn),煤焦中高度分散的CaO是催化水蒸氣氣化反應的關(guān)鍵。蒙古煙煤在700-900℃水蒸氣氣化反應溫區(qū)時會發(fā)生大量縮聚反應,縮聚反應導致煤樣中的雜氧環(huán)實現(xiàn)開環(huán),暴露出許多酚醚類含氧自由基團。酚醚類含氧自由基團與電石渣在700-900℃水蒸氣氣化反應溫區(qū)時分解出的CaO結(jié)構(gòu)相互締合形成了CaO-OR結(jié)構(gòu),CaO-OR結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了CaO在煤焦中呈現(xiàn)出高度分散且無定型的狀態(tài)。所以,反應溫度下煙煤煤焦中沒有發(fā)現(xiàn)CaO的晶型衍射峰,而在氣化殘余物的XRD中又發(fā)現(xiàn)了CaO的晶型衍射峰,表明高度分散的CaO在水氣化過程中重新結(jié)晶成型。煙煤中所含的Si、Al等... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

水蒸氣氣化實驗設備流程圖

內(nèi)蒙古工業(yè)大學碩士學位論文14KS++和KS++-CS的H2產(chǎn)氣速率達到最高值時，對應的溫度分別為895℃和830℃，對比KS++，煤樣KS++-CS的H2產(chǎn)氣速率達到最大值的溫度降低了65℃。添加電石渣的煤樣中氣化生成氣的組成也發(fā)生了變化，煤樣KS++生成氣體主要組成為H2和CO，KS++-CS生成氣體主要組成為H2和CO2。添加電石渣后降低了水蒸氣氣化反應的溫區(qū)，加快了生成氣的生成速率，同時改變了生成氣體的組分比例。圖3-1煤樣在水蒸氣氣化過程中的生成速率Figure3-1Gasgenerationrateofcoalsampleduringsteamgasification圖3-2顯示了樣品合成氣中H2/CO的累積和瞬時摩爾比。在H2的最大產(chǎn)氣速率下，煤樣KS、KS+和KS+的分別對應于H2/CO的摩爾比為1.42、1.34和1.35。煤樣KS-CS、KS+-CS和KS++-CS在H2最大產(chǎn)氣速率下分別對應于H2/CO的摩爾比為3.47、2.85和10.52。煤樣中電石渣的加入增加了生成氣體中H2/CO的累積摩爾比。這是由于在鈣的催化下高程度向右的水煤氣變換反應（CO+H2OCO2+H2）消耗掉了碳與水反應生成的CO（C+H2OCO+H2）并產(chǎn)生更多的H2。電石渣的加入促進了水蒸氣氣化過程中CO向CO2的轉(zhuǎn)化，提高了H2的產(chǎn)量。添加電石渣對催化氣化有著顯著的影響效果�？梢宰⒁獾�，在經(jīng)過HF溶液處理的煤樣加入電石渣的氣化反應氣化性能最強。

第三章電石渣對蒙古煙煤水蒸氣氣化的催化作用15圖3-2樣品合成氣中H2/CO的累積和瞬時積摩爾比Figure3-2CumulativeandinstantaneousH2/COmolarratiosinsyngasofsamples.3.3煤樣的結(jié)構(gòu)表征為了表征煙煤煤樣在水蒸氣氣化過程中的真實狀態(tài)，設計實驗記錄煤樣蒸汽氣化性能最好溫度點，并制備對應溫度下的焦樣，來模擬煤樣在反應溫度下的真實狀態(tài)。制備方法同2.3.3節(jié)，所得焦樣標記為KS-J、KS-CS-J和KS++-CS-J等。3.3.1XRD表征分析X射線衍射技術(shù)現(xiàn)已被普遍應用來表征固體晶粒結(jié)構(gòu)，在碳結(jié)構(gòu)解析方向也發(fā)揮著重要作用。圖3-3為煤樣XRD圖譜。使用Jade軟件進行晶型分析，在電石渣的XRD圖譜中觀察到空間組為(164)P-3m1三角晶型的Ca(OH)2(JCPDS:04-0733)，空間組為(167)R-3c三角晶型的CaCO3(JCPDS:47-1743)�？臻g組為(164)P-3m1三角晶型的Ca(OH)2(JCPDS:04-0733)在KS-CS的圖譜中被發(fā)現(xiàn)，通過Scherrer公式計算平均晶粒尺寸為185.24[67]，說明在煙煤中加入電石渣，Ca(OH)2的晶形沒有改變。Ca(OH)2和CaCO3經(jīng)高溫分解得到的CaO是水蒸氣氣化的主要催化劑[68-71]，但在添加電石渣的煤焦的XRD中沒有發(fā)現(xiàn)CaO晶型。有可能在熱解過程中，CaO與煤的結(jié)構(gòu)發(fā)生交聯(lián)作用，使得煤樣中的CaO高度分散，致使CaO衍射峰晶形消失[72]。在KS-CS-J中觀察到一組(225)Fm-3m等軸晶型的CaS(JCPDS:08-0464)，平均晶粒尺寸為365.91，CaS的d(200)主峰的平均晶面間距為2.85。推測在煤熱解過程中，Ca(OH)2和CaCO3分解得到的CaO，被煙煤中釋放的的硫化物所固化，同樣也使得煤樣中CaO的衍射峰消失[73-76]。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3362514