氢气存在下的煤焦水蒸气气化:I 反应特性研究

摘要

分别以水蒸气/惰性气混合气、水蒸气/氢气混合气作为气化剂,在常压和875℃~950℃下,采用热天平对1200℃快速热解神府煤焦的气化反应特性进行了研究,并考察了气化过程中煤焦结构的变化及其对气化反应的影响.实验发现,煤焦在水蒸气/氢气作为气化剂条件下的气化反应过程可分为两个阶段,首先是反应急剧进行的阶段,然后是反应速率趋于稳定的阶段,且反应速率接近于石墨的反应速率.该现象与煤的化学结构有关,第一阶段气化剂与活泼性物质-碳氢支链、含氧官能团的反应,第二阶段气化剂与芳香碳的反应;煤焦在水蒸气/氢气气氛下,气化过程中的碳难以转化完全.神府煤焦的SEM表明,煤焦表面有大量的裂缝、孔隙、褶皱、及碎块.碎块表面光滑,这些物质覆盖了内部裂缝与孔隙.煤焦和水蒸气/氢气气化残焦(碳转化率68%)由于气化反应,其碎块减少,表面的大孔暴露出来.比较两种气化剂条件下的气化反应过程发现,水蒸气/惰性气气化反应速率随碳转化率的增加而缓慢均匀地下降;水蒸气/氢气气化反应速率随碳转化率增加先迅速降低,而后较缓慢降低.