神府半焦催化活化及多聯(lián)產(chǎn)研究.pdf

1、由于能源問題面臨資源與環(huán)境的雙重壓力，全世界都在尋求解決問題的有效途徑，多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)作為一種資源、能源、環(huán)境一體化技術(shù)備受關(guān)注。我國是一個缺油、少氣、而煤炭資源相對豐富的國家，半焦作為煤熱解的產(chǎn)物，它的合理利用顯得日益重要。本文探討了金屬氧化物對神府煤半焦水蒸汽活化反應(yīng)的催化作用,分析了工藝條件對活性炭性能和氫氣產(chǎn)率的影響規(guī)律。
　　 利用共沉淀法、機械力化學(xué)研磨法和以微珠及活性氧化鋁為載體負載活性組分法制備鐵、鎳、鈣、錳、鈷基催

2、化劑，并在固定床管式反應(yīng)器上研究了活化溫度、活化時間、水蒸汽流量、催化劑組成、添加量及其添加方式等因素對神府煤半焦水蒸汽催化活化反應(yīng)性及活性炭性能和氫氣產(chǎn)率的影響。通過碘吸附和亞甲基藍吸附表征了活性炭的吸附性能，并用SEM、XRD和氮氣吸附研究了活性炭的形貌及孔結(jié)構(gòu)。
　　 不同催化劑對半焦水蒸汽活化過程的催化作用不同，其活性的大小順序為：氧化鈣＞氧化鐵＞氧化鎳＞氧化鈷≈氧化錳。CaO使活性炭的碘吸附值增大，而亞甲基藍吸附值減小

3、；Fe2O3、NiO使活性炭的碘吸附值和亞甲基蘭吸附值均有所增大；CoO2、MnO2對活性炭的碘吸附值和亞甲基藍吸附值影響較小。CaO、Fe2O3和NiO對H2的產(chǎn)生具有催化作用，H2產(chǎn)率分別由67.28[％]升高到74.27[％]，71.90，70.27；氧化鈷對對H2的產(chǎn)生具有負催化作用，H2產(chǎn)率分別由67.28[％]降低到66.20[％]。氧化錳對H2的產(chǎn)生影響較小。CaO、NiO、Fe2O3均使活性炭的收率下降，氣體產(chǎn)物總產(chǎn)量提

4、高。
　　 綜合考慮活性炭性能以及氫氣產(chǎn)量，最佳活化工藝參數(shù)為：活化溫度為800℃，水蒸汽流量為3ml/min，總活化時間為60 min。在加入氧化鐵和氧化鈣(鐵鈣原子比4:1)時，活性炭的BET比表面積775 m2/g，平均孔徑為3.902nm，孔容積達0.488 cm3/g，碘吸附值678mg/g，亞甲基藍值可達到55mg/g，活化階段氫氣的產(chǎn)量可達到535mmol/g半焦，約占活化過程釋放氣體總量的67.80[％]；CH4

5、的產(chǎn)量可達到9.44mmol/g半焦，占活化釋放氣體的1.20[％]；CO的產(chǎn)量為5.80 mmol/g半焦，占活化釋放氣體的0.74[％]；CO2的產(chǎn)量為238.87mmol/g，占活化釋放氣體的30.27[％]。CaO催化氣化主要發(fā)生在Ca-C界面的活性點并形成孔洞，同時，在金屬顆粒發(fā)生移擴孔焦與水蒸汽反應(yīng)的速率常數(shù)為：kFe2O3+NiO＞kFe2O3+CaO＞kCaO＞k Fe2O3＞kNiO。
　　 動時產(chǎn)生孔道；鎳催

6、化活化是以“炭溶解”模型為基礎(chǔ)，并在結(jié)晶方向挖孔；Fe2O3直接參與了反應(yīng)，通過生成的氣體擴孔，以改善碳的孔隙結(jié)構(gòu)；Fe2O3與NiO主要以熔融模型為基礎(chǔ)通過金屬離子間的相互作用來協(xié)同催化碳與水的反應(yīng)；Fe2O3與CaO加入后活化過程中有CaO2生成，而CaO2與H2O反應(yīng)生成O2，從而加速了催化氣化效果，使碳擬合未加催化劑的半焦和添加氧化鐵的半焦水蒸汽活化動力學(xué)均滿足均相模型。對于加入氧化鈣和氧化鎳的半焦，其水蒸汽活化動力學(xué)模型符合縮