煤加氫氣化反應的實驗研究.pdf

1、煤炭仍將是我國今后很長一段時間占主導地位的能源,而傳統(tǒng)的煤炭利用過程能源利用效率低、污染日益嚴重。根據(jù)我國的能源結構現(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)是一種先進的潔凈煤發(fā)電技術,發(fā)電效率達到70％以上,同時能實現(xiàn)污染物的近零排放。煤加氫氣化是ZEC關鍵部分之一,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資料,借鑒和吸收前人研究成果

2、基礎上,立足于近零排放煤利用系統(tǒng)的加氫氣化過程,主要在以下三個方面展開工作:壓力熱天平(TGA)的加氫氣化實驗、加壓固定床反應器實驗臺的設計與搭建、基于搭建的實驗臺進行部分煤加氫氣化實驗。
　　 在TGA上進行了煤及半焦的加氫氣化實驗。實驗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、壓力和催化劑對氣化結果的影響。通過實驗研究,發(fā)現(xiàn)神東和寶一兩種煤樣的加氫氣化特性差異很大,得出以下結論:

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

4、2CO3催化劑的寶一半焦反應被激活,碳轉化率明顯提高。
　　 根據(jù)對TGA實驗結果的總結和分析,掌握了煤加氫氣化的一些實際操作經(jīng)驗。
　　 為了不受TGA實驗條件的限制,能更方便更深入的進行煤加氫氣化的實驗研究,設計和搭建用于實驗研究的加壓固定床反應器實驗臺。實驗臺通過使用Incoloy800HT作為主反應管焊接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℃的煤加氫氣化實驗的進行。
　

5、　 論文包含整個實驗臺的各部分的調(diào)研、設計和搭建詳細過程,對于煤加氫氣化實驗的流程進行了探討。在搭建完成后進行仔細的調(diào)試確認其能夠滿足實驗的要求。
　　 在基于已完成的實驗臺上進行了不同壓力、不同溫度下的5組煤加氫氣化的實驗,在實驗中獲得了階段性的數(shù)據(jù)。對于實驗數(shù)據(jù)進行了理論分析,得出的結論如下:
　　 (1)在相同溫度830℃的實驗條件下,隨著壓力從3MPa增加到5MPa,實驗中碳的轉化率有了一定的提高但不夠明顯;<