反应气氛对褐煤气化反应性及半焦结构的影响

王永刚,孙加亮,张 书

(中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 100083)

反应气氛对褐煤气化反应性及半焦结构的影响

王永刚,孙加亮,张 书

(中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 100083)

利用气流床反应器,在800～900℃条件下进行胜利褐煤的气化实验,考察水蒸气、O2及其混合气氛对褐煤气化特性和气体组成分布的影响,结合红外光谱分析和热重分析,解析反应气氛对半焦结构和半焦反应性的影响。结果表明,O2的加入优化了褐煤的水蒸气气化反应,促进了气体组成中H2体积分数的增加,最大增幅达到13%。气化后所得半焦的—OH,—CH3,—CH2—基团大幅减少,半焦的结构更加有序,芳香程度增加。采用热重分析对不同气氛下所得半焦的反应活性评价表明,随水蒸气体积分数的增加,制得半焦的气化反应活性降低;O2的加入进一步降低了反应活性指数,最低达到0．005 min-1。O2环境下,低体积分数氧对制备的半焦反应活性影响较小。

反应气氛;褐煤;部分气化;半焦结构;红外光谱

煤炭气化是煤炭转化的龙头技术,所生成的合成气(CO和H2)可以合成液体燃料和化工产品,是实现煤炭化工的一条有效途径。与高阶煤相比,褐煤具有水分高、氧含量高和富含脂肪族结构的特点[1]。褐煤的变质程度低,挥发分高,是很好的气化原料。褐煤富含的碱金属和碱土金属(主要是Na,Mg,Ca)对燃烧和气化具有催化作用,可以提高碳的转化率[2]。因此,相对于高阶煤,褐煤可以在相对较低的温度下进行气化,气化方式以流化床反应器居多[3]。……