《褐煤催化氣化性能及機理研究——以勝利褐煤為例》以勝利煤田的褐煤為研究對象，進行水蒸氣氣化反應(yīng)性能及合成氣組成的評價，綜合表征分析獲得勝利褐煤組成與結(jié)構(gòu)等信息。詳細探討了煤熱化過程中鈣組分對勝利褐煤制高氫合成氣的催化效應(yīng)、鈣組分的賦存狀態(tài)與形態(tài)變化，解析了煤焦結(jié)構(gòu)特征與催化結(jié)構(gòu)體的形成過程，并利用模型化合物進行了對比驗證，提出了勝利褐煤水蒸氣氣化反應(yīng)過程中鈣組分催化作用的可能機理模型。
本書研究結(jié)果可為催化氣化工業(yè)化開發(fā)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與技術(shù)支持，也可為其他煤種的催化氣化研究提供理論支撐。
第1章褐煤催化氣化研究進展 001
1.1褐煤催化氣化研究目的與意義 003
1.2褐煤結(jié)構(gòu)特點與反應(yīng)性 007
1.2.1褐煤組成與結(jié)構(gòu) 007
1.2.2褐煤結(jié)構(gòu)演變與水蒸氣氣化反應(yīng)性能的研究 013
1.3褐煤氣化技術(shù)簡介 018
1.3.1煤氣化基本原理 018
1.3.2煤氣化技術(shù)的分類 021
1.4金屬組分催化氣化研究進展 023
1.4.1固有礦物質(zhì)對煤催化氣化的影響 023
1.4.2鈣對煤催化氣化的影響 024
1.5褐煤催化氣化機理 026
1.5.1“氧傳遞”機理 027
1.5.2“電子傳遞”機理 027
1.6小結(jié) 029
參考文獻 030
第2章褐煤催化氣化研究方法 039
2.1褐煤處理方法 041
2.1.1脫礦煤樣制備 041
2.1.2氧化石墨樣品制備 042
2.1.3浸漬法添加鈣組分樣品的制備 043
2.1.4煤焦樣品制備 043
2.2反應(yīng)性能測試儀器與設(shè)備 044
2.2.1實驗裝置 044
2.2.2消除外擴散影響 044
2.2.3消除內(nèi)擴散影響 046
2.2.4實驗方法 047
2.2.5實驗數(shù)據(jù)處理 048
2.3物化性質(zhì)測試儀器與分析方法 049
2.3.1氣相色譜分析(GC) 049
2.3.2工業(yè)分析和元素分析 049
2.3.3礦物質(zhì)成分分析 050
2.3.4掃描電子顯微鏡-能譜分析(SEM-EDS) 050
2.3.5X射線熒光光譜分析(XRF) 050
2.3.6X射線衍射分析(XRD) 051
2.3.7傅里葉紅外光譜分析(FT-IR) 052
2.3.8固體核磁共振分析(NMR) 052
2.3.9比表面積測試(BET) 053
2.3.10拉曼光譜分析(Raman) 053
2.3.11X射線光電子能譜分析(XPS) 053
第3章勝利褐煤催化氣化性能研究 055
3.1簡介 057
3.2研究方法 057
3.3催化氣化反應(yīng)性能 059
3.3.1合成氣生成速率 059
3.3.2碳轉(zhuǎn)化率及反應(yīng)速率 060
3.3.3合成氣產(chǎn)率及H2 CO值 062
3.4勝利褐煤物理化學(xué)性質(zhì) 065
3.4.1形貌分析 066
3.4.2金屬組分分析 067
3.5小結(jié) 068
參考文獻 070
第4章勝利褐煤鈣催化效應(yīng)的影響 073
4.1簡介 075
4.2研究方法 076
4.2.1鈣化合物及鈣添加量摻雜制備方法 076
4.2.2制焦及焦后摻雜鈣組分制備方法 076
4.3鈣催化效應(yīng)影響因素 077
4.3.1鈣化合物優(yōu)選 077
4.3.2鈣添加量優(yōu)化 079
4.4鈣催化氣化反應(yīng)性能 083
4.4.1合成氣生成速率 084
4.4.2氣化反應(yīng)速率 087
4.4.3合成氣累積產(chǎn)率及H2 CO 088
4.5鈣改性褐煤物理化學(xué)性質(zhì) 090
4.5.1官能團分析 090
4.5.2碳結(jié)構(gòu)分析 095
4.6脫礦煤樣熱解氣體逸出規(guī)律 097
4.7小結(jié) 100
參考文獻 101
第5章勝利褐煤鈣催化機理研究 105
5.1簡介 107
5.2研究方法 108
5.2.1添鈣煤焦制備方法 108
5.2.2模型化合物添鈣及其熱解樣品制備方法 109
5.3鈣催化結(jié)構(gòu)體解析 109
5.3.1水蒸氣氣化性能 110
5.3.2物化性質(zhì)分析 113
5.3.3鈣催化結(jié)構(gòu)體的形成及其對煤焦結(jié)構(gòu)影響的分析 121
5.4模型化合物模擬鈣催化結(jié)構(gòu)體 122
5.4.1水蒸氣氣化性能 122
5.4.2物理化學(xué)性質(zhì) 125
5.5鈣催化勝利褐煤氣化機理分析討論 133
5.5.1中間體形成 133
5.5.2機理分析 134
參考文獻 138
第6章煤熱失重動力學(xué)機理分析 143
6.1動力學(xué)計算 145
6.1.1微分法 147
6.1.2積分法 147
6.1.3積分法 148
6.2熱解特性及動力學(xué) 148
6.2.1煤階對熱解失重特性影響 149
6.2.2煤階對熱解動力學(xué)影響 154
6.2.3勝利褐煤不同熱解轉(zhuǎn)化率下的熱解特性 160
6.2.4勝利褐煤不同熱解轉(zhuǎn)化率下的熱解動力學(xué) 162
6.2.5勝利褐煤固有礦物質(zhì)對熱解失重影響 165
6.2.6勝利褐煤固有礦物質(zhì)熱解動力學(xué)分析 168
6.3空氣氣氛下氣化反應(yīng)特性及動力學(xué) 169
6.3.1空氣氣氛下煤階對氣化失重特性影響 170
6.3.2空氣氣氛下煤階對氣化動力學(xué)影響 172
6.3.3氧氣濃度對勝利褐煤氣化特性影響 175
6.3.4不同氧氣濃度勝利褐煤氣化動力學(xué) 177
6.3.5勝利褐煤熱解焦氣化反應(yīng)動力學(xué) 181
6.3.6勝利褐煤固有礦物質(zhì)對氣化動力學(xué)的影響 183
參考文獻 184
第7章褐煤催化氣化結(jié)論與展望 187
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