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本文利用热失重分析仪分别研究了煤和石油焦的催化气化反应特性,考察了金属盐种类、及其添加量对气化反应的影响。 NaCl、CaCl2和FeSO4对煤及石油焦CO2气化均有一定的催化作用,且随着添加量的增加,煤及石油焦气化反应活性越大,气化反应速率最快。对于煤来说三种金属盐的添加量为15%时,煤的气化反应速率越快,且NaCl、CaCl2添加量在10%~15%之间变化时,煤的气化反应速率和反应性指数增加的幅度不大,有达到饱和的趋势;而FeSO4对煤CO2气化的催化效果,随着添加量的变化相对均匀。三种金属盐催化剂对石油焦的催化作用相对于煤来说要弱,反应性指数增大的幅度也较平缓。 利用缩核模型对煤及石油焦的CO2气化过程进行了动力学分析,得到的化学反应速率常数ka的变化趋势与热重实验得出的反应速率dxt/dt、反应性指数R0.5的变化趋势相同,说明缩核模型可以模拟煤与石油焦CO2催化气化过程。 利用模型求出的化学反应速率,反算出碳转化率,得出了碳转化率随时间的变化曲线。将计算碳转化率与实际碳转化率进行比较,发现计算值与实际值并不是完全相符的。两条曲线在反应时间内有交点,在交点之前计算值与实际值差距较大,计算值大于实际值;在交点之后,计算值与实际值差距小,且随着催化剂添加量的增加,交点对应时间点提前,交点后计算值与实际值差距更小。依据此,提出了针对于脱灰煤(或低灰煤)及石油焦的催化气化反应机理。实际的反应颗粒是不规则的,且催化剂分布在表面和颗粒微孔的内部,随着反应的进行,催化剂对反应颗粒表面的侵蚀开凿作用、反应过程中未反应核表面的坍缩和催化剂作为“灰层”聚积在未反应核外,使得反应过程趋近于缩核模型。