煤加氫氣化反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、煤炭仍將是我國今后很長一段時(shí)間占主導(dǎo)地位的能源,而傳統(tǒng)的煤炭利用過程能源利用效率低、污染日益嚴(yán)重。根據(jù)我國的能源結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀,開發(fā)高能效、低污染排放的煤炭利用系統(tǒng)具有積極和重要意義。
　　 近零排放煤(ZEC)利用系統(tǒng)是一種先進(jìn)的潔凈煤發(fā)電技術(shù),發(fā)電效率達(dá)到70％以上,同時(shí)能實(shí)現(xiàn)污染物的近零排放。煤加氫氣化是ZEC關(guān)鍵部分之一,因此,煤加氫氣化的特性研究也變得十分有意義。
　　 論文在收集大量文獻(xiàn)資料,借鑒和吸收前人研究成果

2、基礎(chǔ)上,立足于近零排放煤利用系統(tǒng)的加氫氣化過程,主要在以下三個(gè)方面展開工作:壓力熱天平(TGA)的加氫氣化實(shí)驗(yàn)、加壓固定床反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與搭建、基于搭建的實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行部分煤加氫氣化實(shí)驗(yàn)。
　　 在TGA上進(jìn)行了煤及半焦的加氫氣化實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)分析了神東和寶一兩種煤樣,研究了這兩種煤及其半焦氣化的區(qū)別,并分析了不同煤種、溫度、壓力和催化劑對(duì)氣化結(jié)果的影響。通過實(shí)驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)神東和寶一兩種煤樣的加氫氣化特性差異很大,得出以下結(jié)論:

3、r>　　 (1)不同的煤種的加氫氣化結(jié)果有很大的區(qū)別,煤的物理特性是一個(gè)很大的影響因素;
　　 (2)在TGA實(shí)驗(yàn)中,原煤的加氫實(shí)驗(yàn)效果不如半焦的實(shí)驗(yàn)效果好;
　　 (3)在TGA實(shí)驗(yàn)中,溫度是一個(gè)重要的影響因素,在一定溫度范圍內(nèi),增加溫度,能提高碳轉(zhuǎn)化率,即提高甲烷的產(chǎn)率;
　　 (4)在TGA實(shí)驗(yàn)中,增加壓力,神東半焦碳轉(zhuǎn)化率降低,而寶一半焦的碳轉(zhuǎn)化率增大;
　　 (5)在高壓TGA實(shí)驗(yàn)中,添加Na

4、2CO3催化劑的寶一半焦反應(yīng)被激活,碳轉(zhuǎn)化率明顯提高。
　　 根據(jù)對(duì)TGA實(shí)驗(yàn)結(jié)果的總結(jié)和分析,掌握了煤加氫氣化的一些實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)。
　　 為了不受TGA實(shí)驗(yàn)條件的限制,能更方便更深入的進(jìn)行煤加氫氣化的實(shí)驗(yàn)研究,設(shè)計(jì)和搭建用于實(shí)驗(yàn)研究的加壓固定床反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)臺(tái)。實(shí)驗(yàn)臺(tái)通過使用Incoloy800HT作為主反應(yīng)管焊接316L材質(zhì)不銹鋼法蘭滿足壓力范圍為0～10MPa、溫度范圍為0～1200℃的煤加氫氣化實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。
　

5、　 論文包含整個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的各部分的調(diào)研、設(shè)計(jì)和搭建詳細(xì)過程,對(duì)于煤加氫氣化實(shí)驗(yàn)的流程進(jìn)行了探討。在搭建完成后進(jìn)行仔細(xì)的調(diào)試確認(rèn)其能夠滿足實(shí)驗(yàn)的要求。
　　 在基于已完成的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了不同壓力、不同溫度下的5組煤加氫氣化的實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)中獲得了階段性的數(shù)據(jù)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了理論分析,得出的結(jié)論如下:
　　 (1)在相同溫度830℃的實(shí)驗(yàn)條件下,隨著壓力從3MPa增加到5MPa,實(shí)驗(yàn)中碳的轉(zhuǎn)化率有了一定的提高但不夠明顯;<