褐煤微波催化热解制气特性研究

来源 :武汉科技大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:zhangmin6278
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以煤炭资源为基础的多联产模式是煤化工的发展方向之一,有助于实现煤炭资源的充分利用,以及能源结构的清洁化调整。煤热解过程产生富氢气体、焦油以及固体三种产物,可作为多联产过程的起始步骤,因而受到广泛关注。微波热解作为一种新型热解方式,广泛应用于生物质、煤炭、城市污泥等热解过程,表现出较好的加热效果。本研究工作采用微波催化热解的方式对蒙东褐煤热解过程进行强化,旨在提高气体产物中H2和CO的含量以及产量。本文首先研究了褐煤自身矿物质对微波热解过程的影响,结果表明,Fe2O3可提高微波热解过程中H2、CO以及CO2的产量;CaO对CO2的逸出过程有明显的抑制作用。在TG-MS实验中,负载Fe3+后,H2以及CH4的表观生成活化能分别下降了18.1%和5.5%,推测Fe元素可促进小分子侧链的脱落以及脱氢反应,结合微波加热特性,认为Fe2O3在微波加热过程中一方面促进了上述过程进行,另一方面形成“热点”,促进了初级热解产物的二次裂解,使得相应气体产物增加。随后制备了不同Ca/Fe比例的Ca/Fe@Al2O3催化剂,并在微波以及常规加热两种下研究了其对CO以及H2产量的影响,结果表明12Ca/Fe@Al2O3催化剂在微波加热下催化效果最好,H2以及CO产量分别为310.7 ml·g-1(标况)和225.3 ml·g-1(标况);在常规加热下H2以及CO的产量也得到了大幅提升,但H2和CO产量之和最高仍然只有105.6 ml·g-1(标况),远落后于微波加热条件,表明微波催化热解是得到H2以及CO更为有效的手段。微波热解时,10%Fe2O3负载量的Fe2O3@ZSM5催化剂比12Ca/Fe@Al2O3效果更好,H2和CO产量分别为342.1 ml·g-1(标况)和255.7 ml·g-1(标况);与微波加热不同,相比于其他负载比例,常规加热下5%的Fe2O3负载量取得较好制气效果,因为在微波加热条件下催化剂的催化效果取决于微波吸收能力和催化剂结构,当10%负载量时,总的催化效果最好,而常规加热仅要求催化剂具有较好的孔道结构以及活性位点,因此在两种加热条件下催化剂热解负载量各异。
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