褐煤催化氣化性能及機理研究：以勝利褐煤為例

第1章褐煤催化氣化研究進展 001
1.1褐煤催化氣化研究目的與意義 003
1.2褐煤結構特點與反應性 007
1.2.1褐煤組成與結構 007
1.2.2褐煤結構演變與水蒸氣氣化反應性能的研究 013
1.3褐煤氣化技術簡介 018
1.3.1煤氣化基本原理 018
1.3.2煤氣化技術的分類 021
1.4金屬組分催化氣化研究進展 023
1.4.1固有礦物質對煤催化氣化的影響 023
1.4.2鈣對煤催化氣化的影響 024
1.5褐煤催化氣化機理 026
1.5.1“氧傳遞”機理 027
1.5.2“電子傳遞”機理 027
1.6小結 029
參考文獻 030

第2章褐煤催化氣化研究方法 039
2.1褐煤處理方法 041
2.1.1脫礦煤樣制備 041
2.1.2氧化石墨樣品制備 042
2.1.3浸漬法添加鈣組分樣品的制備 043
2.1.4煤焦樣品制備 043
2.2反應性能測試儀器與設備 044
2.2.1實驗裝置 044
2.2.2消除外擴散影響 044
2.2.3消除內擴散影響 046
2.2.4實驗方法 047
2.2.5實驗數(shù)據(jù)處理 048
2.3物化性質測試儀器與分析方法 049
2.3.1氣相色譜分析(GC) 049
2.3.2工業(yè)分析和元素分析 049
2.3.3礦物質成分分析 050
2.3.4掃描電子顯微鏡-能譜分析(SEM-EDS) 050
2.3.5X射線熒光光譜分析(XRF) 050
2.3.6X射線衍射分析(XRD) 051
2.3.7傅里葉紅外光譜分析(FT-IR) 052
2.3.8固體核磁共振分析(NMR) 052
2.3.9比表面積測試(BET) 053
2.3.10拉曼光譜分析(Raman) 053
2.3.11X射線光電子能譜分析(XPS) 053

第3章勝利褐煤催化氣化性能研究 055
3.1簡介 057
3.2研究方法 057
3.3催化氣化反應性能 059
3.3.1合成氣生成速率 059
3.3.2碳轉化率及反應速率 060
3.3.3合成氣產(chǎn)率及H2 CO值 062
3.4勝利褐煤物理化學性質 065
3.4.1形貌分析 066
3.4.2金屬組分分析 067
3.5小結 068
參考文獻 070

第4章勝利褐煤鈣催化效應的影響 073
4.1簡介 075
4.2研究方法 076
4.2.1鈣化合物及鈣添加量摻雜制備方法 076
4.2.2制焦及焦后摻雜鈣組分制備方法 076
4.3鈣催化效應影響因素 077
4.3.1鈣化合物優(yōu)選 077
4.3.2鈣添加量優(yōu)化 079
4.4鈣催化氣化反應性能 083
4.4.1合成氣生成速率 084
4.4.2氣化反應速率 087
4.4.3合成氣累積產(chǎn)率及H2 CO 088
4.5鈣改性褐煤物理化學性質 090
4.5.1官能團分析 090
4.5.2碳結構分析 095
4.6脫礦煤樣熱解氣體逸出規(guī)律 097
4.7小結 100
參考文獻 101

第5章勝利褐煤鈣催化機理研究 105
5.1簡介 107
5.2研究方法 108
5.2.1添鈣煤焦制備方法 108
5.2.2模型化合物添鈣及其熱解樣品制備方法 109
5.3鈣催化結構體解析 109
5.3.1水蒸氣氣化性能 110
5.3.2物化性質分析 113
5.3.3鈣催化結構體的形成及其對煤焦結構影響的分析 121
5.4模型化合物模擬鈣催化結構體 122
5.4.1水蒸氣氣化性能 122
5.4.2物理化學性質 125
5.5鈣催化勝利褐煤氣化機理分析討論 133
5.5.1中間體形成 133
5.5.2機理分析 134
參考文獻 138

第6章煤熱失重動力學機理分析 143
6.1動力學計算 145
6.1.1微分法 147
6.1.2積分法 147
6.1.3積分法 148
6.2熱解特性及動力學 148
6.2.1煤階對熱解失重特性影響 149
6.2.2煤階對熱解動力學影響 154
6.2.3勝利褐煤不同熱解轉化率下的熱解特性 160
6.2.4勝利褐煤不同熱解轉化率下的熱解動力學 162
6.2.5勝利褐煤固有礦物質對熱解失重影響 165
6.2.6勝利褐煤固有礦物質熱解動力學分析 168
6.3空氣氣氛下氣化反應特性及動力學 169
6.3.1空氣氣氛下煤階對氣化失重特性影響 170
6.3.2空氣氣氛下煤階對氣化動力學影響 172
6.3.3氧氣濃度對勝利褐煤氣化特性影響 175
6.3.4不同氧氣濃度勝利褐煤氣化動力學 177
6.3.5勝利褐煤熱解焦氣化反應動力學 181
6.3.6勝利褐煤固有礦物質對氣化動力學的影響 183
參考文獻 184

第7章褐煤催化氣化結論與展望 187