KOH催化煤-CO2气化反应的特性研究.pdf

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1、第43卷第4期煤化工Vo1．43No．42015年8月CoalChemicalIndusAug．2015KOH催化煤一CO2气化反应的特性研究高攀，顾松园，钟思青(中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，上海201208)摘要在STA449F3型热天平上，采用等温热重法，对不同比例的KOH催化剂和不同粒度的煤样在反应温度650℃～800℃下的气化反应特性进行了研究。实验结果表明：KOH对煤一CO：气化反应有明显的催化作用，在催化剂质量分数10％，反应进行到20min时，随着温度由650℃升高至800℃，碳的转化率由11％增至7O％；在反应前段和后段，催化剂含量对碳的转化率影响不同；

2、随着煤粒度由50Ixm～70p,m增加到100l,m~200m，煤气化反应指数由0．075降低至0．013。在温度为650℃～800℃、催化剂质量分数5％-20％条件下实验，测得催化剂质量分数在10％、温度在750℃时，催化效果最好。关键词K0H催化剂，煤一c0：气化反应，动力学，气化活性，碳转化率文章编号：1005—9598(2015)一04—0061—04中图分类号：TQ546．2文献标识码：A煤气化是实现煤炭洁净和高效利用的主要方法，化钙分散剂，所测煤样的平均粒径为5Om～70、是发展现代煤化工的关键技术之一。但当前的煤气化7O100m和100Ixm～200trm。由于煤样成分的

3、复杂技术普遍存在反应温度高、生成气净化困难、能耗大性，使用全自动工业分析仪、元素分析仪、红外测硫仪对和设备要求高等问题，通过添加催化剂，可以降低反煤样进行分析，原煤样的工业分析和元素分析见表1。应温度[1-4]，提高反应速率和改善煤气组分，由此促进表1所选煤种的分析指标了煤催化气化的研究，其中包括理论的研究和催化气工业分析／％元素分析／％化新工艺的研究。但由于煤气化过程的复杂性，至今WAadVadFCCHNS仍没有工业化。1．O316．2828．7653．9361．404．630．810．51本实验通过向煤中添加KOH催化剂，利用热重仪器，对某气化厂煤样进行c0气化反应的动力学研1．2

4、煤样制备究，考察cO对气化反应性及动力学参数的影响，进采用浸渍法，将煤样和KOH催化剂按照不同比例而认识碱金属在煤气化中的作用，为优化气化工艺过混合，加入一定量的去离子水制成煤浆，搅拌均匀后，程提供依据。放在烘箱中烘干。把烘干后的样品放入坩埚并置于热重仪器中，在氩气氛围下，升至不同温度，考察不同条1实验件下的气化活性。1．3气化实验1．1实验煤样在STA449F3型热天平上进行差热一热重同步分实验所采用的煤样为某气化厂的气化用煤，用破析，灵敏度为0．1仙g，惰性气体和气化剂分别由氩气碎机先对煤样进行初步破碎，再用电磨磨到尽可能细钢瓶和c0钢瓶经过减压阀减压、再通过气体干燥器的程度，然后

5、用不同目的筛子筛选，筛下部分的煤粉后提供，气体流量由转子流量计控制，氩气和c0的就是实验所需的煤样，为了使煤样能够在MASTERSIZ—纯度均大于99．9％，满足实验要求。热重仪器与计算ER2000激光粒度分析仪下充分分散，添加60％的氯机相连，可以实时记录数据。收稿日期：2015-03-08作者简介：高攀(1985一)，男，安徽淮南，工程师，博士，2008年本科毕业于东北大学冶金-丁程专业，现主要从事煤气化研究工作，E-mai1：gaop．sshy@sinopec．com。62煤化工2015年第4期煤的气化反应速率加快；另外，从热力学角度看，煤的2结果与讨论气化是吸热反应，提高温度有

6、利于反应的进行。可见，在低温气化下，由于催化剂的加入，极大提高了煤的2．1煤催化气化的热重(TG)和热分析(DSC)转化率和气化反应性。煤的TG和DSC曲线图见图1，其中DSC曲线中，向下趋势为放热，向上趋势为吸热。誉＼＼样崔喀Tt／min一·一KOH1O％650℃一★一KOH1O％700℃—_▲一KOH10％750℃—v—KOH10％800℃一·一KOH0％800℃一▲一lJS一■～Ⅲ图2不同温度下碳转化率随时间的变化曲线图1煤的TG和DSC曲线2．2．2催化剂含量对碳转化率和反应性的影响从图1中可知，煤的TG曲线的变化特征是：0～5800℃下催化剂质量分数分别为5％、10％和20％

7、min中内主要完成仪器的升温；在5min～30min内恒下碳转化率随时间变化的曲线见图3。由图3可知，温至150℃，此时质量有微小的损失(小于3％)，主要在0～8min，随着催化剂含量的增加，碳的转化率增由于水分和吸附气体的脱除；30min～58min主要完加明显，这主要由于随着催化剂含量的增加，对煤粉成升温阶段，TG曲线有明显的失重，这是由于发生了颗粒表面能有效地侵蚀，增大气化反应的接触面积，解聚和分解反应，生成和排除了大量的挥发物，析出但是