金山石油焦催化氣化反應特性研究.pdf

1、目前石油焦的產量日益增加,如何有效利用石油焦已經成為一個亟待解決的問題。由于石油焦與煤具有相同的化學組成,因此采用氣化方式來利用石油焦成為一條可行的途徑。但是石油焦的氣化反應性很低,因此采用合適的催化劑來提高其氣化反應性以及了解其產品氣的組成成分具有重要的現實意義。
　　本文以金山石油焦為研究對象,采用等體積浸漬法向石油焦中添加不同劑量的K2CO3,首先,利用固定床反應臺架和在線煤氣分析儀對石油焦-水蒸氣催化氣化反應特性進行了相關

2、實驗研究。實驗結果顯示:石油焦-水蒸氣氣化反應性很低,氣體釋放非常慢,加入K2CO3后有效降低了氣化反應溫度,氣體釋放明顯加快,并且通過產物組分分析可以看到H2產率明顯提高以及CH4生成量有所減少;添加等量K2CO3時,CO,H2,CO2,CH4釋放特性相似,氣化溫度越高,CO在氣體組分中百分含量增大,H2和CO2百分含量減少;相同氣化溫度時,K2CO3添加量越多,氣體產物中CO的百分含量降低,CO2和H2的百分含量增加;CO2的生成量

3、與氣體產物H2百分含量正相關,對于石油焦催化氣化制氫而言,存在一個溫度范圍,使得石油焦不僅具有較高的氣化反應性,而且氣體產物中具有較高的H2產率。
　　本文還采用熱重分析儀對石油焦熱解焦-CO2催化氣化反應特性進行了實驗探究,實驗結果說明相同K2CO3添加量時,隨著溫度的升高,石油焦熱解焦-CO2催化氣化反應完全所需的時間越少;相同氣化溫度,隨著K2CO3添加量的增加,亦有相同結果;與此同時,建立了適合石油焦熱解焦-CO2催化氣化

4、過程的正態分布動力學模型,并通過計算發現,添加K2CO3后,其反應活化能顯著降低,隨著K2CO3添加量的增加,活化能越低,并且石油焦熱解焦-CO2催化反應存在明顯的動力學補償效應。
　　最后,為了探究經過高溫熱處理后的石油焦結構變化,采用了傅里葉紅外譜和比表面積和孔容積測定儀對兩種高溫熱處理過的石油焦樣品進行表征。通過FTIR發現,N2焦和H2O焦的表面官能團明顯與石油焦原樣表面結構不同,并且H2O焦的表面的含氧官能團比N2焦要豐

5、富;通過比表面積和孔容積測定儀測定,H2O焦和N2焦各項孔結構參數都大于比石油焦原樣,特別是H2O焦比表面積增大得更加明顯,并且含有更加豐富的微孔結構;隨著溫度的升高,無論是H2O焦還是N2焦,其氣化反應進行得更加迅速。同一氣化溫度時,H2O焦的反應性指數大于N2焦,說明H2O焦的氣化反應性要好于N2焦;氣化溫度相同時,H2O焦的CO,CO2,H2釋放相比較N2焦更快;兩種焦在不同溫度下的氣體釋放規律同石油焦原樣的釋放規律一致,并且N2