优秀研究生学位论文题录展示

铜川煤催化热解行为的热重研究

专 业: 工业催化
关键词: 煤 热解 催化 加氢 预处理
分类号: TQ530.2
形 态: 共 62 页 约 40,610 个字 约 1.943 M内容
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内容摘要


煤热解反应条件较温和,可获得高热值煤气、高附加值化学品及洁净的半焦,是重要的煤”非燃料”利用技术。

本文选用铜川煤样,以增加煤热解转化率及降低反应温度为目标,利用程序升温热重法研究了煤在氮气下的热解、催化热解,活性气氛氢气和甲烷下的热解,催化加氢热解以及预处理煤的热解。

得出的主要研究结果如下:1.10%vol氢气气氛下煤加氢热解的转化率比氮气下热解转化率相对提高了6.5%,第二个热解峰提前了约36℃,从而使整个热解过程的温度降低。

2.甲烷气对热解的促进作用比氢气要小的多,而且650℃后即发生自身分解积碳现象,不利于中高温下热解的进行。

3.5A及Y分子筛催化剂能使热解峰得到较大幅度的提前,有利于煤在较低温度下热解,而且也能有效地提高热解转化率。

与氮气下原煤的热解对比,添加6%5A分子筛后煤的催化加氢热解转化率相对提高10.3%,第二热解峰提前约46℃添加5%Y分子筛后煤的催化加氢热解效果更突出,其转化率相对提高9.8%,第二个热解峰的起始点提前了约125℃,峰温提前了约85℃。

4.金属硫化物催化剂MoS<,2>、NiS对提高煤热解转化率是很有效的,提高幅度要大于加入分子筛的情况,尤其以NiS的催化作用最为突出。

与原煤氮气下的热解相比较,添加1%NiS后煤催化加氢热解的转化率相对提高了13.8%,第二个峰的峰温提前了约42℃。

5.5A及Y分子筛对550℃前的热解反应的转化率几乎没有影响,它们的催化作用主要表现在550℃-730℃范围内;NiS对650℃前的热解反应有明显的促进作用,其活性范围更宽。

6.煤经预处理后,加氢热解行为发生一定变化。

超临界二氧化碳预处理后,煤加氢热解转化率略有增加,第二个热解峰的峰温提前约23℃;水汽预处理后,370℃-600℃阶段的转化率有明显增加,相对增加5.2%,第二个热解峰的峰温提前了约16℃;四氢萘预处理对煤加氢热解的影响比较大, 380℃-600℃阶段内热解转化率相对提高9.7%,第二个热解峰的峰温提前了约16℃。

7.将铜川煤的热解过程分为两段进行动力学计算,第一阶段采用二级单一反应模型,第二阶段采用一级单一反应模型。

经计算所得动力学参数与前面的实验能很好的吻合,热解过程中峰温的提前均对应着活化能的降低,这也从理论上证实和解释了催化剂及预处理方法的有效性。

两个阶段的动力学参数E和k<,0>均存在着补偿关系,具体关系为:

lnk<,01>=-4.66561+0.15809E<,1>;lnl<,02>=-0.46602+0.10186E2..……

全文目录


文摘
英文文摘
第一章 绪论
1.1研究意义
1.2煤的结构模型
1.2.1煤的物理结构模型
1.2.2煤的化学结构模型
1.3煤的热分解
1.3.1煤热分解的分类
1.3.2煤热分解的过程
1.3.3煤热分解的机理
1.3.4煤热分解的影响因素
1.4煤催化热分解研究进展
1.5研究目的及研究内容
第二章 催化剂筛选与制备
2.1 Y分子筛的制备
2.2二硫化钼的制备
2.3硫化亚铁的制备
2.4硫化镍的制备
2.5催化剂添加方式
第三章 热解实验设备与方法
3.1煤样的选取与制备
3.2热解实验方法与设备
3.2.1热重法原理
3.2.2实验装置
3.3热解实验步骤
3.4煤转化率的计算方法
第四章 热解实验结果与讨论
4.1氮气气氛下煤的热分解
4.1.1原煤的热分解
4.1.2 Al2O3的催化热分解
4.1.3 CaO的催化热分解
4.1.4 ZSM-5分子筛的催化热分解
4.1.5 5A分子筛的催化热分解
4.1.6 Y型分子筛的催化热分解
4.1.7 MoS2的催化热分解
4.2活泼气氛下煤热解的比较
4.2.1氢气气氛下煤的热解
4.2.2甲烷气氛下煤的热分解
4.3氢气气氛下煤的催化加氢热解
4.3.1 5A分子筛的催化加氢热解
4.3.2 Y分子筛的催化加氢热解
4.3.3 MoS2的催化加氢热解
4.3.4 FeS的催化加氢热解
4.3.5 NiS的催化加氢热解
4.4小结
第五章 预处理后煤的加氢热解
5.1超临界二氧化碳预处理煤
5.1.1实验步骤
5.1.2加氢热解结果与讨论
5.2水汽预处理煤
5.2.1实验步骤
5.2.2加氢热解结果与讨论
5.3四氢萘预处理煤
5.3.1实验步骤
5.3.2加氢热解结果与讨论
5.4小结
第六章 煤热解动力学
6.1动力学模型
6.2热解动力学参数
6.3活化能E与指前因子k0间的补偿效应
6.4小结
第七章 总结与展望
7.1结论
7.2建议
参考文献

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中图分类: > TQ530.2 > 工业技术 > 化学工业 > 煤化学及煤的加工利用 > 煤化学基础理论

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