石油焦高温气化反应性

常压，1 200 ℃～1 500 ℃，在自制管式反应器中，以二氧化碳为气化介质，研究了石油焦以及石油焦与后布连煤焦掺混后形成的混合焦的气化反应性，借助于XRD分析了高温处理后石油焦与煤焦在碳结构有序化方面的区别。研究结果表明，当碳转化率高于0.7，气化超过1 300 ℃，石油焦的反应速率出现急骤下降，气化温度越高，相应石油焦速率下降越快。混合焦气化反应性既不同于纯石油焦也不同于纯煤焦。随石油焦掺入比变化而改变的拐点主要源于石油焦与煤焦的反应性之间差异。较高转化率下出现的拐点，主要源于石油焦本身随气化温度提高导致气化速率下降。XRD测定显示，高温处理后石油焦中碳有序化程度要明显高于煤焦。高气化温度下石油焦碳结构发生明显有序化是导致其反应活性急剧下降的重要原因。     

粒径对不同煤阶煤焦气化反应活性的影响研究

选取气流床气化炉所使用不同煤阶的八种煤焦,通过多级筛分制得单分散煤粉样本,利用热重分析仪考察了气化温度、煤焦粒径对不同煤阶煤焦CO_2气化反应的影响。对比了不同碳转化率阶段下的反应差异,并讨论了高碳转化率阶段的情况。研究表明,随着煤阶的升高,煤焦碳微晶结构更为有序,其气化活性也随之降低。煤焦粒径对气化反应的影响与煤阶有关。对于无烟煤,平均粒径300μm的无烟煤煤焦转化率达到95%所需时间可达40μm煤焦的7倍;对于褐煤与烟煤,由于其孔隙结构较为发达,粒径变化对煤焦气化活性的影响并不明显。综合煤阶、气化温度、煤焦粒径对气化反应活性的影响发现,相较低阶煤,提高气化温度、减小煤焦粒径能够更有效地提升高阶煤气化反应活性。     

流化床生物质与煤共气化特性的初步研究

在热天平和流化床实验装置中研究了生物质与煤的共气化特性，采用程序升温热重法对稻秆焦、高粱秆焦、玉米秆焦和神木煤焦以及生物质焦与煤焦混合物进行水蒸气气化研究。结果表明，生物质焦和煤焦的反应活性依次增大，其顺序为高粱焦>稻秆焦>玉米焦>神木煤焦。一定温度下，生物质焦与煤焦混合物的气化碳转化率高于各自气化碳转化率的加和。在流化床气化实验中，比较了单独煤气化与稻秆/煤混合物气化的结果，实验结果表明，混合物气化碳转化率、气体中可燃组分的体积分数均高于单独煤气化，气体中CO2的体积分数低于单独煤气化CO2的体积分数。     

高碳转化率下热解神府煤焦CO2高温气化反应性

用热天平等温热重法研究了6种不同热解速率和热解终温的神府煤焦在反应温度1200℃～1400℃的CO2气化反应性。研究了高碳转化率下，反应温度、热解终温和热解速率对快速和慢速热解焦高温反应性的影响。结果表明，快速热解焦比慢速热解焦的反应性好；随气化温度的提高，煤焦反应性的总体趋势增强，反应温度1300℃～1400℃时，3种快速热解焦的反应速率出现重叠；碳转化率为90%～98%时，慢速和快速热解焦的平均表观活化能为59.64kJ/mol～105.92kJ/mol和34.47kJ/mol～40.87kJ/mol，且气化反应以扩散控制步骤为主。     

煤焦制备条件对其气化反应性的影响

改变制焦条件（温度、升温速率、保温时间）制备了八个煤焦样品。－７８℃下ＣＯ２物理吸附和２００℃下Ｏ２化学吸附分别测定了它们的总比表面积和活性表面积。用ＸＲＤ测定了它们的碳微晶尺寸。ＴＧ法测定了煤焦与空气在４５０、５００、５５０℃下的等温气化反应活性，并用Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ方程和半衰期法分别求得了每个样品的反应活化能Ｅ和指前因子Ａ。结果表明：制焦温度越高，升温速率越慢，保温时间越长，煤焦的反应活性越     

煤焦颗粒催化气化过程中分形特性的原位研究

通过高温热台原位研究气化阶段钾基催化剂对神府煤焦的催化气化作用。考察了气化温度（800-900℃）和催化剂负载量（4.4%、10%（质量分数））对煤焦反应性能的影响。通过热台显微镜对煤焦颗粒催化气化过程进行可视化研究并引入分形理论对煤焦颗粒表面结构进行分析,揭示分形维数所表征的气化反应性。实验结果表明,煤焦颗粒的分形维数与之碳转化率呈正相关性,即催化剂负载量一定,改变气化温度,分形维数愈大,煤焦颗粒的碳转化率越大;气化温度一定,改变催化剂负载量,分形维数愈大,煤焦颗粒的碳转化率越大;煤焦颗粒的初始气化反应速率与分形维数关系与碳转化率一致;煤焦颗粒的分形维数与煤焦球度、角度间相关性较大,存在指数关系;即分形维数随煤焦颗粒角度的增加而增大;煤焦颗粒分形维数指标可用于煤焦催化气化过程的研究。     

宁东煤灰层/熔渣界面煤焦气化反应特性原位研究

以典型宁东煤-羊场湾煤为气化原料,采用热重分析仪和高温热台显微镜原位研究了1100、1200、1300℃下煤焦颗粒及其在灰层界面和熔渣界面的气化反应。结果表明,不同气化温度下灰层界面和熔渣界面的形态变化是影响煤焦颗粒气化反应性的主要因素。气化温度为1100℃,灰层在高温下收缩并包裹在煤焦颗粒表面,阻碍气化剂与煤焦颗粒的接触,使煤焦颗粒气化反应速率降低,而熔渣界面未发生明显变化,其界面处煤焦气化反应速率不变。气化温度为1300℃,灰层界面与熔渣界面均转变为液态,在表面张力作用下煤焦颗粒破碎,有效反应面积变大,传热速率增大,进而提高了煤焦的气化反应速率。     

烟煤-稻草混合焦样共气化过程协同行为机理研究

基于热重分析仪考察了神府烟煤焦、稻草焦和神府烟煤-稻草混合焦样气化反应活性及共气化过程协同行为。并借助电感耦合等离子体发射光谱仪和扫描电子显微镜-能谱仪联用装置探讨了共气化过程活性矿物组分的迁移转化特性,以关联解释共气化协同行为演变。结果表明,与煤焦单独气化相比,稻草焦掺混有利于提高煤焦整体气化反应活性。混合焦样共气化过程协同行为随碳转化率的提高呈先逐渐减弱的抑制作用,达到某一碳转化率(记为转折碳转化率)后呈不断增强的协同促进作用,且转折碳转化率随气化温度升高而提高。神府烟煤-稻草混合焦样共气化过程协同行为演变主要归因于共气化过程活性K和Ca转化特性的共同影响。神府烟煤-稻草混合焦样共气化整体协同行为呈协同促进作用,并随气化温度的升高而减弱。     

煤直接液化残渣焦CO2气化反应的研究

比较了流化床条件下神华煤及其直接液化残渣焦在CO2气氛中的气化反应性，考察了添加液化催化剂、脱除矿物质以及脱除重质油对煤直接液化残渣气化反应的影响规律。结果表明，残渣焦的气化反应性比原煤焦好，残渣焦在1000℃和1100℃的气化反应性指数为0.135和0.290，而原煤焦的则为0.118和0.200。脱灰后残渣焦气化反应性低于脱灰后的煤焦，说明直接液化反应后剩余的难液化物质的气化反应性低于煤焦；未经脱灰处理的残渣焦气化反应性高于煤焦，反映了液化过程中富集的矿物质及铁系催化剂的催化气化活性。脱除残渣中的重质油会降低残渣焦的气化反应性。     

氢气存在下的煤焦水蒸气气化: I 反应特性研究

分别以水蒸气/惰性气混合气、水蒸气/氢气混合气作为气化剂,在常压和875℃~950℃下,采用热天平对1200℃快速热解神府煤焦的气化反应特性进行了研究,并考察了气化过程中煤焦结构的变化及其对气化反应的影响。实验发现,煤焦在水蒸气/氢气作为气化剂条件下的气化反应过程可分为两个阶段,首先是反应急剧进行的阶段,然后是反应速率趋于稳定的阶段,且反应速率接近于石墨的反应速率。该现象与煤的化学结构有关,第一阶段气化剂与活泼性物质 碳氢支链、含氧官能团的反应,第二阶段气化剂与芳香碳的反应;煤焦在水蒸气/氢气气氛下,气化过程中的碳难以转化完全。神府煤焦的SEM表明,煤焦表面有大量的裂缝、孔隙、褶皱、及碎块。碎块表面光滑,这些物质覆盖了内部裂缝与孔隙。煤焦和水蒸气/氢气气化残焦（碳转化率68%）由于气化反应,其碎块减少,表面的大孔暴露出来。比较两种气化剂条件下的气化反应过程发现,水蒸气/惰性气气化反应速率随碳转化率的增加而缓慢均匀地下降;水蒸气/氢气气化反应速率随碳转化率增加先迅速降低,而后较缓慢降低。     

助熔剂对煤焦高温气化反应性的影响

研究了平顶山十二矿高灰熔点煤灰分别添加助熔剂(氧化钙和三氧化二铁)后灰熔点的变化规律，并考察了1 300 ℃～1 550 ℃范围内适宜助熔剂添加量下煤焦的气化反应性变化规律。实验表明：以灰的流动温度（t3）为选择依据，十二矿煤助熔剂氧化钙、三氧化二铁的适宜添加量相应为：3%～7%和5%～10%；助熔剂添加量对煤焦气化反应性的影响与气化温度密切相关。较低气化温度时，煤焦的气化反应性随添加量的增加而提高，但随温度的提高，助熔剂添加量对煤焦反应性的影响逐渐减弱，温度升至1 550 ℃时，助熔剂的影响几乎消失。助熔剂在高温下的熔融、团聚导致其在煤焦中分散性的改变，从而使助熔剂在较低温度下具有的催化作用很快消失，这可能是高气化温度下煤焦气化反应性不受助熔剂影响的最重要原因之一。     

煤焦的晶格结构,本征反应活性和密度初探

通过对低变质程度烟煤的镜质组分分别在空气和高纯氧中所得中温焦炭的密度和晶格化程度的初步研究，并作了链条锅炉飞灰炭的本征反应活性和密度关系比较，认为煤在不同气氛中加热其晶各化结构增强的决定性作用是温度，其次是煤在加热中的停留时间，煤焦的密度大小可作为煤焦晶格化程度的一种表征，煤焦的本征反应活性与煤焦密度和晶格化程度具有相关性。     

炭化温度对飞焦和煤混合原料制成型活性焦性能的影响

以中国科学院山西煤炭化学研究所灰熔聚流化床粉煤气化工业示范试验二旋飞焦为部分原料，再配以原煤和煤焦油混合，试制了烟气脱硫用成型活性焦。实验表明: 炭化温度的高低对成型活性焦的性能有很大的影响，其中对强度的影响尤为密切。为了得到较高的耐磨、耐压强度，在满足其它性能的前提下，炭化温度最佳的范围为600 ℃～700 ℃,在此条件下制得的活性焦其强度大于95%, 硫容为80 mg/g，符合活性焦的商业使用要求。同时研究了炭化温度对活性焦孔结构发展的影响。并对活性焦进行了孔结构的表征，探讨了孔结构和二氧化硫吸附性能的关系。     

煤-焦炉气共热解半焦燃烧动力学特性研究──燃烧模型的建立及其表观活化能动态描述

采用热重分析方法（ＴＧＡ）对煤－焦炉气共热解半焦燃烧动力学特性进行研究,建立了半焦燃烧动力学模型,采用新的数学处理方法,实现了表观活化能在半焦燃烧过程中的动态描述及平均表观活化能的求取。分析结果表明,表观活化能在半焦燃烧过程中呈“两头高、中间低”的“钟”型动态分布,其变化范围为：４７～９５ｋＪ／ｍｏｌ,其中主要燃烧失重阶段（转化率为２０％～８０％）的表观活化能较低且变化幅度较小,约为４７～６０ｋＪ／ｍｏｌ,在燃烧转化率为４０％左右出现最低活化能约４７ｋＪ／ｍｏｌ。同一半焦燃烧过程中,表观活化能与燃烧速率动态分布具有良好的对应关系,即较大燃烧速率对应着较低表观活化能,这说明表观活化能的大小直接体现了半焦燃烧反应活性的高低     

煤气化动力学模型研究

煤的气化动力学是煤气化技术研究开发和模型化的基础 ,对实现煤的高效利用具有重要指导意义。目前 ,有关煤气化动力学的模型很多 ,但还未见有将这些模型进行详细的分析与比较的文章。本文总结了目前常用的煤气化动力学模型 ,提出了两种新的半经验模型 ;并运用这些模型处理了彬县、神木、王封煤的气化数据。通过各模型的相关系数及对各模型进行的分析与比较发现 ,所提出的下述煤气化动力学模型简单、适用、精度高。dxdt=k0 ynH2 O exp( EaRT) (1 x) m ,m =a bT　　在模型中 ,把m定义为煤种与温度的函数。此模型不但能有效地描述气化过程 ,同时它还能很好地描述煤气化在不同温度下的不同阶段性。     

水泥分解炉工况下煤焦的燃尽动力学过程研究

针对水泥分解炉低温燃工况，提出裹灰缩核模型，采用失重实验和理论分析，进行了11种典型煤焦样的烯尽动力学参数研究和煤焦燃尽过程机理讨论。研究结果表明：焦在燃烧过程中，灰层内的扩散系数Dh及反应速度常数kc并不是一个绝对常数；在分解炉的工作温度下，其控制反应过程由受化学反应过程控制向灰层扩散控制过渡。     

显微组分及其它因素对煤焦孔隙结构的影响

本文对七种不同变质程度煤及其富镜质组和富惰质组焦的孔隙结构进行了研究,结果显示,显微组分对煤焦的孔隙结构存在影响,并与煤的粘结性有关。矿物质对孔隙结构的发展起限制作用,且对镜质组的限制作用大些,此外,制焦条件、变质程度对孔隙结构均有影响,利用灰色关联分析的方法对影响煤粉粉焦孔隙结构的因素进行了分析,对同种煤关联分析一工的原始比表面积和固定碳对焦的比表面积影响较大,显微组分对焦的比表面积也有影响,对不同种煤关联分析表明,水分、惰质组、挥发分和煤原始比表面积等对焦的比表面积影响较大。     

煤中灰含量对气化反应活性的影响

本文分别以H_2O(g)、CO_2为气化剂,在固定床反应器中对沈北、大同、晋城煤进行了各种条件的气化实验。比较了在不同温度、压力及不同灰含量下各种煤焦的气化反应活性。实验结果表明,随气化温度、压力提高,各煤焦的气化反应活性均相应提高。脱灰后的大同、晋城煤焦的反应活性明显增加;沈北煤焦则是:随脱灰程度加深,其气化反应活性先降低而后增加。各煤焦水蒸汽气化反应的气相组成亦随温度的变化而变化。沈北、大同、晋城原煤焦水蒸汽气化反应的表观活化能分别为71.77kJ/mol,104.25kJ/mol,157.00kJ/mol。     

油页岩和半焦燃点的研究

使用LCT-1型的TG-DTA联合热分析仪与CO/CO_2 GQS-08型红外分析仪相结合,测定了抚顺、茂名和约旦三种油页岩及其半焦的燃点,提出均相着火和非均相着火机理。当进行非均相着火时,着火发生在油页岩或半焦的表面,当进行均相着火时,着火发生在包围着样品的气层中,样品进行哪种着火机理,与试样的化学和物理性质以及燃烧条件有关。通过在计算机上的关联,获得这三种油页岩和半焦的燃点数学模型,用该模型预测燃点时理论值与实测值平均相对误差:对油页岩<2.0%;对半焦<5.8%。