煤焦吸附特性针对半焦的吸附特性问题,Papanicolaou[1]等人进行了不同煤阶的热解半焦对SO2、NO、以及烃类气体的吸附特性实验,研究了半焦的比表面积和温度条件对其吸附能力的影响。实验结果表明:半焦对SO2和NO两种气体的吸附能力成正相关关系,对长链烃类的吸附能力要强于短链烃类;此外,半焦的吸附能力随着其比表面积的增大而增强,但是随着温度的升高而减弱。Atanes[7]等人通过将废弃的软木粉通过三种不同的方法制作得到比表面积不同的活性炭,然后利用其吸附SO2气体,也得出了类似的结论。而Karatepe[8]等人除了研究了温度以及比表面积对吸附能力的影响能力之外,还研究了SO2的浓度影响。实验通过使用同种活性炭吸附不同浓度的SO2(1750、3100、4800ppm),研究发现当SO2浓度较低时,活性炭对其吸附能力随SO2浓度的增加大幅度增加,而当浓度达到一定程度时,吸附能力随着浓度增加的幅度逐渐降低,最后趋于定值。López[9]等通过使用金属铜进行了活性炭对SO2的催化吸附实验,结果表明使用铜作为催化剂能够提高活性炭的吸附能力,这主要是因为铜能够催化SO2转变成其他更容易被活性炭吸附的气体。此外,Chen[10]等人还利用活性炭进行了对烟气中NO的吸附实验,该实验通过控制微波的照射强度,烟气的流速,从而研究这两个因素对活性炭吸附NO的能力的影响。实验表明,微波的辐照强度越大,活性炭的脱氮能力越强;当烟气流速较低时,活性炭的脱氮能力随流速的增加大幅度增大,当烟气流速大到一定程度时,脱氮能力随流速的增加的程度减小,最终趋近于定值。79704

影响煤的吸附能力的因素众多,例如温度、压力和煤阶等。其中温度及压力的影响已经比较明确了,而煤阶对煤吸附能力的影响,任然存在较大争议,国内外的学者为了描述煤的吸附能力,已经提出了很多理论,如Gibbs模型、位能理论、兰氏理论、D-R与D-A模型。其中认可度最大的为兰氏理论[11]。

2煤焦催化特性

甲烷干重整制氢技术可应用于天然气制氢,尤其是富含甲烷和二氧化碳的沼气制氢,具有环境与经济的双重效益[2]。其化学反应方程式为:

CH4CO22CO2H2

为了提高甲烷干重整反应的效率,国内外学者使用不同的催化剂进行了大量的甲烷干重整催化反应实验。贵金属及大多数过渡金属对甲烷干重整都有不同的活性,贵金属活性较好,但来源有限、价格高昂,难以真正实现工业化。过渡金属中的Ni由于贮量丰富价格低廉,且具有良好的活性而被认为最有可能实现工业化应用,在实际的催化过程中,常将含Ni元素的物质负载在一种载体上,然后进行催化反应。论文网

徐军科[12]等人用蒸发法制备了Ni/Al2O3催化剂及浸渍法制备了Ni/α-Al2O3和Ni/γ-Al2O3催化剂,并与商品天然气水蒸气重整催化剂Z118Y一起进行了甲烷干重整实验,考察了各催化剂上表面积炭行为,Al2O3载Ni催化剂在甲烷干重整过程中不可避免地会有炭的沉积,但各催化剂上沉积炭的种类及其数量有较大别,Z118Y、Ni/Al2O3及Ni/α-Al2O3催化剂上沉积的主要是丝状碳,而Ni/γ-Al2O3催化剂上主要是石墨碳,Ni/γ-Al2O3催化剂比表面积较大,金属Ni颗粒较小且粒径分布较均匀,Ni颗粒分散性也较好,从而能抑制金属Ni的团聚、烧结,减少催化剂表面炭的沉积,提高催化剂的稳定性。

3煤焦气化特性

煤焦的气化反应一般分为煤焦-CO2气化反应和煤焦-水蒸汽气化反应,其反应式如下:

CCO22CO

CH2OCOH2

针对煤热解半焦的气化特性问题,康守国[13]等人以K2CO3为催化剂,利用自行设计的加压固定板床反应器进行了神木煤焦-水蒸汽催化气化反应动力学研究,分别考察了气化反应温度以及水蒸汽分压对煤焦催化气化反应速率的影响。实验结果表明,气化温度的升高,有利于提高碳表面活性为的活性,从而提升煤焦中碳的转化率,即温度越高,煤焦气化反应越完全。同时,水蒸汽分压对反应也有较大的影响,当水蒸汽分压较低时,随着分压力的增大,碳转化率明显增高;而当压力较大时,碳转化率随水蒸分压的增加越来越不明显。

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