石油焦催化气化反应特性研究

论文摘要

本文在固定床气化反应装置和热重分析仪上,对石油焦分别与水蒸气和CO2的气化反应(非催化和催化)特性进行了研究。石油焦/水蒸气气化反应性研究结果表明：非催化气化条件下,石油焦的气化活性很差；在催化气化条件(碳酸钾为催化剂)下,石油焦的气化速率大幅提高,产物气中CO与CO2比值明显降低,H2的产生明显增强；当碳酸钾的添加量高于0.5mmol/g(石油焦),石油焦的气化活性随催化剂添加量的增加而变化很小；不同阴离子钾盐的催化活性顺序为：K2CO3> KAc> KNO3> K2SO4> KC1;不同阳离子金属盐的催化活性顺序为：KNO3> NaNO3> Ca(NO3)2> Ni(NO3)2> Fe(NO3)3> Cu(NO3)2;不同农作物秸秆灰的催化活性顺序为：棉花秆灰>玉米秆灰>麦秆灰>稻草秆灰。石油焦/CO2气化反应性研究结果表明：随碳酸钾添加量的增加,石油焦完全气化所需要的时间缩短；加入催化剂后,石油焦的初始反应温度和最大反应速率温度都降低约300℃；由单一升温速率法所得的表观活化能和指前因子随着催化剂添加量的增加而降低,表观活化能和指前因子之间存在“动力学补偿效应”；单一升温速率法和Ozawa法所得的表观活化能存在一定差异。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 第1章 文献综述
• 1.1 石油焦特性
• 1.1.1 石油焦来源
• 1.1.2 石油焦基本性质
• 1.1.3 石油焦的分类
• 1.2 催化气化研究进展
• 1.2.1 石油焦气化
• 1.2.2 煤的催化气化
• 1.2.3 气化催化剂
• 1.2.4 催化气化机理的研究
• 1.3 气化动力学模型及求解方法
• 1.3.1 气化动力学模型
• 1.3.2 热重法求取动力学参数
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验原料及试剂
• 2.2 实验装置
• 2.3 实验方法及过程
• 2.3.1 实验样品的制备
• 2.3.2 水蒸气气化过程
• 2.3.3 二氧化碳气化过程
• 2.4 数据处理方法
• 2.4.1 水蒸气气化数据处理
• 2.4.2 二氧化碳气化数据处理
• 第3章 石油焦/水蒸气催化气化特性研究
• 3.1 反应温度对石油焦/水蒸气非催化气化反应特性的影响
• 3.1.1 反应温度对石油焦碳转化率和气化速率的影响
• 3.1.2 反应温度对碳选择性的影响
• 3.1.3 反应温度对气体产物分布的影响
• 3.2 反应温度对石油焦/水蒸气催化气化特性的影响
• 3.2.1 反应温度对石油焦碳转化率和气化速率的影响
• 3.2.2 反应温度对碳选择性的影响
• 3.2.3 反应温度对气体产物分布的影响
• 3.3 水蒸气分压对石油焦/水蒸气催化气化反应特性的影响
• 3.3.1 水蒸气分压对碳转化率和气化速率的影响
• 3.3.2 水蒸气分压对催化气化反应碳选择性的影响
• 3.3.3 水蒸气分压对气体产物分布的影响
• 3.4 催化剂添加量对石油焦/水蒸气催化气化反应特性的影响
• 3.4.1 催化剂添加量对石油焦碳转化率和气化速率的影响
• 3.4.2 催化剂添加量对碳选择性的影响
• 3.4.3 催化剂添加量对气体产物分布的影响
• 3.5 钾盐对石油焦催化气化反应特性的影响
• 3.5.1 不同钾盐催化剂对碳转化率和气化速率的影响
• 3.5.2 不同钾盐催化剂对碳选择性的影响
• 3.5.3 催化剂添加量对气体产物分布的影响
• 3.6 不同种类的催化剂对石油焦/水蒸气催化气化特性的影响
• 3.7 不同生物质灰对石油焦/水蒸气气化反应性的影响
• 3.7.1 生物质灰对碳转化率和气化速率的影响
• 3.7.2 不同生物质灰对碳选择性的影响
• 3.7.3 不同生物质灰对气体产物分布的影响
• 3.8 棉花秆灰添加量对石油焦/水蒸气气化反应特性的影响
• 3.8.1 棉花秆灰添加量对碳转化率和气化速率的影响
• 3.8.2 不同棉花秆灰添加量对碳选择性的影响
• 3.8.3 不同棉花秆灰添加量对气体产物分布的影响
• 3.9 本章小结
• 2催化气化动力学'>第4章 石油焦/CO₂催化气化动力学
• 2催化气化特性研究'>4.1 石油焦/CO₂催化气化特性研究
• 4.1.1 不同催化剂添加量石油焦碳转化率与反应时间的关系
• 4.1.2 不同催化剂添加量下石油焦碳转化率与反应温度的关系
• 4.1.3 升温速率下石油焦碳转化率与反应温度的关系
• 4.1.4 不同催化剂添加量下石油焦的初始反应温度和最大反应速率温度
• 4.2 石油焦催化气化反应动力学
• 4.2.1 单一升温速率法
• 4.2.2 Ozawa法
• 4.3 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢