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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
低阶煤催化热解特性及动力学研究
  • 作者

    马旭刘萍李文军张海永苏倩倩

  • 单位

    中国化学品安全协会华北科技学院环境工程学院中国矿业大学(北京)

  • 摘要
    低阶煤储量大,煤化程度低,具有反应活性高、挥发分较多等特点,直接燃烧利用率低,污染大,难以充分发挥价值。前人对煤热解催化剂进行大量研究,但鲜见用白云石负载镍作为催化剂应用于低阶煤催化热解的研究。为了实现低阶煤分质高效利用,以内蒙古褐煤为研究对象,采用等体积浸渍法制备白云石负载的镍基催化剂(Ni-白云石)并添加铜为助催化剂,采用热重分析法研究不同催化剂对内蒙古褐煤热解过程的影响,将制得的催化活性最好的催化剂进行电镜扫描,并且对制得的催化剂的活泼热解阶段进行动力学研究。研究表明:无催化剂条件下,煤样热解失重质量较少,热解转化率为14.67%;加入10%的白云石的原煤热解转化率为21.84%,比无催化剂原煤的热解转化率提高了6.17%;负载10%Ni后白云石催化原煤的热解转化率比白云石更高,可达28.14%,说明催化剂能促进煤热解行为,降低热解活化能,但不同催化剂的催化效果不一样,其中负载镍铜比1∶0.2的白云石催化剂对内蒙古褐煤热解的催化效果最好,Cu2+过量会降低催化效果;扫描电镜下观察到金属离子Ni2+和Cu2+均匀地负载在白云石载体表面,白云石负载镍铜双金属后,催化剂的表面积和孔径均有所减小;建立催化热解反应动力学模型并求解动力学参数,当没有加入催化剂时,煤样在300~500℃热解段的活化能为96.354 6 kJ/mol;加入白云石后,煤样的活化能下降至80.213 2 kJ/mol。可见白云石对煤热解具有一定的催化效果。白云石负载镍基催化剂使煤热解活化能大幅度降低,仅为28.743 1 kJ/mol。不同催化剂能有效地降低煤热解活化能,对内蒙古褐煤的热解有显著的促进作用。动力学分析结果与热重分析结果较好地吻合。因此,得出在活泼热分解阶段不同催化剂的催化效果为负载10%Ni/Cu(1∶0.2)-白云石>负载10%Ni-白云石>负载10%Ni/Cu(1∶0.5)-白云石>白云石。
  • 关键词

    内蒙古褐煤镍基催化剂浸渍法催化热解动力学

  • 基金项目(Foundation)
    中央高校基本科研业务资助项目(3142013097);
  • 文章目录


    0 引 言
    1 实 验
    1.1 实验原料
    1.2 催化剂制备
    1.3 热重实验
    2 结果与讨论
    2.1 煤催化热解特性研究
    2.2 催化剂的电镜扫描分析
    3 煤催化热解反应动力学研究
    3.1 热解反应动力学方程的建立
    3.2 动力学参数的计算
    4 结 论
  • DOI
  • 引用格式
    [1]马旭,刘萍,李文军,等.低阶煤催化热解特性及动力学研究[J].洁净煤技术,2024,30(S2):149-153.
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