煤半焦在焦炉煤气转化制备合成气中的作用

【摘要】：我国是全球第一焦炭生产大国,生产焦炭所产生的焦炉煤气是优质的碳氢资源。焦炉煤气的合理利用不仅可以减轻环境污染,而且可以保证能源供应,满足我国经济可持续发展的要求。煤科学与技术实验室提出了“洁净焦化构想”和“双气头多联产生产模式”,本研究课题就是在以上背景下进行的,目的是考察半焦在焦炉煤气转化过程中的作用,提供一种全新的转化焦炉煤气的方法。 本研究以一定比例的CH_4/CO_2/H_2O模拟工业焦炉煤气,在常压平推流反应器中进行了800～1250℃范围内的CH_4转化反应,主要包括空管以及半焦存在时CH_4的热分解、CH_4/CO_2重整、CH_4/H_2O重整及CH_4/CO_2/H_2O重整反应,考察了温度、停留时间等因素对CH_4转化的影响。用气相色谱对气相产物进行分析测定,并用元素分析仪、比表面分析仪对反应前后的半焦进行了分析 【关键词】：CH_4 重整反应 合成气 半焦
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TE665.3
【目录】：

• 摘要2-6
• ABSTRACT6-10
• 目录10-14
• 符号说明14-16
• 第一章 文献综述16-32
• 1．1 引言16-17
• 1．2 富含CH_4气体的几种利用途径17
• 1．3 CH_4活化机理的研究17-18
• 1．4 富含 CH_4气体转化制备合成气的方法18-22
• 1．4．1 CH_4的水蒸汽重整制备合成气19-20
• 1．4．2 CH_4部分氧化法20
• 1．4．3 CH_4的 CO_2重整20-21
• 1．4．4 三元重整21-22
• 1．4．5 CH_4转化制备合成气的催化剂22
• 1．5 甲烷转化制备合成气过程的主要化学反应22-23
• 1．6 国内外制备合成气的新工艺23-29
• 1．6．1 煤与甲烷共气化制备合成气24-25
• 1．6．2 利用太阳能转化 CH_4气体25-26
• 1．6．3 利用焦炉煤气制氢技术26-27
• 1．6．4 利用焦炉煤气制合成气27-29
• 1．7 项目的研究内容和目标29-32
• 第二章 实验装置及实验过程32-44
• 2．1 实验方案32
• 2．1．1 实验目的32
• 2．1．2 原料的选择32
• 2．2 实验装置32-35
• 2．2．1 炉温的控制和计算33-35
• 2．2．2 停留时间35
• 2．3 气体产物的分析和计算35-42
• 2．3．1 色谱分析系统35-36
• 2．3．2 色谱工作条件36-37
• 2．3．3 色谱分析计算方法37-42
• 2．4 CH_4/CO_2转化率的计算42
• 2．5 固体产物的分析42-44
• 2．5．1 元素分析42
• 2．5．2 比表面分析42-44
• 第三章 半焦在 CH_4转化过程中的作用44-60
• 3．1 CH_4的分解转化44-46
• 3．1．1 CH_4在空管中的热分解44-45
• 3．1．2 非催化的 CH_4/CO_2与 CH_4/H_2O重整反应45-46
• 3．2 半焦存在时 CH_4的转化情况46-48
• 3．2．1 半焦存在时 CH_4的热分解46-47
• 3．2．2 半焦存在时 CH_4/CO_2与 CH_4/H_2O重整反应47-48
• 3．3 CH_4转化过程中气体产物组成的分析48-60
• 3．3．1 CH_4的热分解反应49-50
• 3．3．2 CH_4/CO_2重整反应50-52
• 3．3．3 CH_4的水蒸气重整反应52-55
• 3．3．4 CH_4/CO_2/水蒸气重整反应55-57
• 3．3．5 水煤气变换反应对气体产物组成的影响57-59
• 3．3．6 结论59-60
• 第四章 半焦在 CH_4重整反应中的催化寿命60-68
• 4．1 CH_4热分解实验60-62
• 4．2 CH_4/CO_2重整反应62-63
• 4．3 半焦酸洗对CH_4转化率的影响63-64
• 4．4 讨论64-66
• 4．4．1 停留时间对 CH_4转化率的影响64-65
• 4．4．2 半焦表面性质对 CH_4转化率的影响65-66
• 4．5 结论66-68
• 第五章 CH_4热分解的动力学研究68-80
• 5．1 动力学公式的推导68-71
• 5．1．1 膨胀因子δ68-69
• 5．1．2 平推流反应器设计方程的推导69-71
• 5．2 动力学实验71-73
• 5．2．1 流量的控制72
• 5．2．2 CH_4分解的动力学计算公式72-73
• 5．3 实验结果73-75
• 5．4 讨论75-80
• 5．4．1 CH_4分解反应级数的确定75-76
• 5．4．2 气体的流动状态76-77
• 5．4．3 CH_4分解动力学77-78
• 5．4．4 CH_4/CO_2重整反应动力学78-80
• 第六章 分析表征80-86
• 6．1 元素分析80-82
• 6．2 比表面分析82-86
• 第七章 结论86-90
• 7．1 引言86
• 7．2 主要结论86-87
• 7．3 不足之处87-88
• 7．4 今后的工作方向88-90
• 参考文献90-94
• 致谢94-96
• 发表论文96

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