煤焦氧化对其结构和气化行为的影响

△ Ｈ。 １ ２ ｋ ／ ｌ 一 ７ Ｊ ｍｏ
煤与 气化 剂 Ｃ 或 水 蒸 气 的反 应 是 强 吸 热 反 Ｏ 应． 因此 ， 了维持 工 业 气 化 炉 中的 自热平 衡 ， 为 在通 人气 化剂 （ 水蒸 气 或 Ｃ ） 同时 ， 需 要 通 人 一定 Ｏ。 的 还
量 的 Ｏ ， 。与 炉 中 固体 燃 料 反 应 提 供 气 化反 应所 。Ｏ
需 的热量 ． 化 过 程 中 Ｏ。 煤 焦 结 构 和 气 化 行 为 气 对
ｔ ｅｃ ａ ａ ｄ ｃ ａ （ ，ｄ ｈ ｏｌ ｎ ｈｒ ａ）
的影 响仍 没有 明确 的结 论． 献 ［ —］ 文 ４７ 在研 究 石 墨 的
反 应 时 ， 常先 将石 墨 在 ６ ５℃下氧化 一 段时 间 ， 通 ２ 主
第 ３ ５卷 第 １ 期 ２１ ０ ２年 １月
煤 炭 转 化
Ｃ０ＡＬ Ｃ０ＮＶＥＲＳ ０Ｎ １
Ｖｏ ． ５ ＮＯ １ １３ ．
Ｊ ｎ ２ １ ａ． ０ ２
煤焦氧化对其 结构和气化行为的影响
朱 全 红 ” 黄 戒 介 赵 建 涛。 房倚 天
摘 要
王 洋
采 用 固定床 反应 器对 煤 焦进行 部 分氧 化和 Ｃ ｚ Ｏ
气化 剂 （ 空气 、 氧气 、 蒸气 和 氢等 ） 水 在高 温下 发生 化
学 反 应 ， 煤 或 煤 焦 中 有 机 物 转 变 为 煤 气 的 将
过程 ．。］ ［。 ，
Ｃ（ ） Ｈ ２ （ ） ＣＯ （ ） Ｈ２ ｇ ｓ＋ Ｏ ｇ 一 ｇ＋ （）
１ 实 验 部 分
１ １ 煤 焦 的制备 ．
要 目的是 引入 一定 量 的活 性 位 ， 高 石 墨 的反 应 活 提
＊ 国 家 高 技 术 研 究 发 展 计 划 （ ６ ） 目（ ０ ８ ８３项 ２ ０ ＡＡ０ ０ ０ ） 中 国 科 学 院 知识 创 新 项 目（ ５３２和 ＫＧＣ Ｚ Ｙ 一２ ）． Ｘ —Ｗ ３０
１ ）硕 士 生 ， 国 科 学 院 研 究 生 院 ，０ ０ ９北 京 ； 国科 学 院 山 西 煤 炭 化 学 研 究 所 ，３ ０ １太 原 ；）研 究 员 、 士 生 导 师 ；）副 研究 员 、 士 中 １０４ 中 ０００ ２ 博 ３ 硕 生 导 师 ， 国科 学 院 山西 煤 炭 化 学 研 究 所 ，３ ０ １太 原 中 ０００ 收 稿 日期 ：０ １０—９ 修 回 日期 ：０ １１— １ ２ １ —８１ ； ２ １ —１０
本实 验选 用晋城 （Ｃ 无烟煤 进行研究． Ｊ） 在竖直管
△ Ｈ。 １ １ｋ ／ ｏ 一 ３ Ｊ ｔ ｌ ｏ
Ｃ（ ） ＣＯｚ ｇ 一 ２ ｓ＋ （） ＣＯ （ ） ｇ
式炉 口 叩中进 行快速热解 ， Ｎ 作保护气体 ，０ 用 ２ ９０℃下 反应 ３ ｎ 原煤 以及 制得 煤焦 的工业 分 析 和元 素 ０ｍｉ．
性 ． ｍｉ Ｉ 的研 究 结 果 表 明 ， 煤 煤焦 经 过低 温 Ｇｏ 等 ８ ］ 烟
０ 引 言
煤 炭在 我 国能 源体 系 中 占据 主导 地 位 ， 同时 也 是 主要污 染 物排 放 的 源 头之 一 ， 现煤 炭 资 源 的 高 实 效 清洁利 用 对资 源 、 境 和 经 济 的 可持 续 发 展 具 有 环
煤
炭
转
化
１ ２ 煤焦 部分 氧化 ．
煤 焦样 的质 量 ， ； 为 煤 焦 样 反 应 完 全 后 灰 的 质 ｇ Ｗｒ
重要 意 义． 气化 作 为 洁 净 煤 技术 的重 要 组 成 部 分 煤
和源 头技 术 ， 在将 煤转 变 为洁净 的气 体燃 料 的 同时 ，
提高 资 源利 用效率 ， 减 少 污染 物 和温 室 气 体 Ｃ 可 Ｏｚ
的排 放．１ 的气化 过 程是热 化 学转化 过 程 ， 煤 与 ［煤 是
氧 化过 程逐 渐过 渡 到扩散 控 制 ， 主要 在煤 焦 外表 面反应 ， Ｏ 因而氧化 几乎 不会 改 变煤 焦 的 结构 ， 表
面积略 有增加 ， 对其后 续 气化 活性 无 明显影 响．
关 键 词 煤 焦 ， 化 ， 构 ， 化 行 为 氧 结 气 中图分 类号 ＴＱ５ ｏ １ ２ ．
（ ０ Ｃ～ ５ ０ ℃） 氧 化 处 理 后 ， 焦 在水 蒸 气 中 ４ ０。 ５ 预 煤 的气化 活性 可 以得 到 明显 改 善． ｏ等［ 采 用 Ｆ － Ｇｕ ９ Ｔ Ｒ ｍａ ａ ｎ光谱研 究 了煤焦 在 ０ ２ Ｏ。 ｌ Ｈ。 中 ． 和 ５ ｏ 气 化 时煤 焦 结 构 的 变化 ， 现 ８ ０。 发 ０ Ｃ时 Ｏｚ 煤 焦 与 的反应 主要 在煤焦 外 表 面 进 行 ， 水蒸 气 与 煤焦 的 而 反 应 主要在 煤 焦 内表 面 进 行 ， 因而 ０ 的存 在 几 乎 不 会影 响煤 焦 的结 构 ． 研 究 的 主要 目的是 系统 地 本 研 究 Ｏ 对 煤焦 结构 和气化 行为 的影 响．
中的 气化行 为 ， 并用 Ｓ Ｍ ， ＲＤ和 Ｎ ／ ｏ Ｅ Ｘ ｃ 。吸 附对煤 焦 结构进 行表 征． 果表 明 ， 焦低 温氧 化 处 结 煤 理 可 以显著 改善 煤 焦的孔 隙结构 ， 幅增加 比表 面积 ， 大 降低 煤 焦的 有序 化 和石 墨化 程度 ， 而提 高 从
其 气化活性 ； 并且随氧化程度 （ｕｎ ｕ） ｂ ｒｏ ｔ增加 ， 焦 气化 活性不 断增 加．随氧 化 温度 升 高（ ０ 煤 ＞６ ０℃） ，
分 析分 别 按 照 国 标 ＧＢ １ —９ ２ ２ １和 ＧＢ ７ — ９ ４ ６ １进 行， 结果 见表 １ ．
表 １ 原 煤 和 煤 焦 的工 业分 析 和 元 素 分 析 （ ，ｄ ａ）
Ｔａ ｌ Ｐｒ ｘ ｍａ ｅａ ｄ ｕ ｔ ｔ ｎ ｌ ｓｓｏ ｂｅ１ ｏ ｉ ｔ ｎ ｌｉ ｅ ａ ａｙ ｉ ｆ ｍａ