水焦浆气化特性及超富集植物制备活性炭的催化效果

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石油焦是石油精炼过程中的一种含碳量极高的副产品,随着原油中含硫量的不断增加,高硫石油焦的产量也日益上升,由此带来的大气污染是我们亟待解决的问题。目前高硫石油焦主要应用于燃烧发电等传统行业。由于环保要求的不断提高,找到一种高效清洁的石油焦利用方式是目前很多研究者及石化企业共同期望的。其中,利用石油焦为主原料,在一定的条件下,通过气化技术制取以H2和CO为主的清洁气体是其中一种有效利用的方式。但是单纯的石油焦气化难度较大,通过对水煤浆气化技术的合理应用,通过将石油焦制成浆体,并添加目前极具研究前景的超富集植物,可以极大程度上提升石油焦的产气能力,并在一定程度上对超富集植物进行回收利用,本文围绕石油焦浆产气特性的基础,研究超富集植物对石油焦浆气化产气能力的提升,研究内容和结果如下:(1)石油焦气化特性分析应用管式炉在不同温度下研究石油焦的气化反应特性,并通过热重分析仪对石油焦在CO2氛围下进行动力学特性分析,结果表明石油焦的反应活性随温度的上升而提高,在管式炉气化中,900℃时气化热值有显著跃升,说明石油焦此时反应活性显著提高,与石油焦热重DTG曲线发现,石油焦在1100℃下气化反应具有两个明显的失重峰,最大反应速率对应的温度分别为512.85℃和1024.85℃。(2)石油焦浆与生物质共气化特性分析将石油焦制成浆后气化,产气能力得到明显提升,石油焦浆产气能力与石油焦浆中的水分含量有关,存在最佳水分比例为45wt%,在此基础上添加超富集植物可进一步提高石油焦浆的产气能力,与普通生物质对比,超富集植物对石油焦浆的共气化效果更好,推测是超富集植物中的重金属起到作用,保证浆体良好流动性的前提下,在管式炉气化温度为1000℃下,添加10%超富集植物对石油焦浆气化的有效可燃气总体积比例增加10%。(3)超富集植物制备的活性炭对石油焦浆的催化作用将超富集植物制备成活性炭添加到石油焦浆中作为催化剂,利用热重分析其气化催化的动力学特性,可以看出,添加超富集植物制备的活性炭后石油焦浆的气化能力显著增强,体现为活化能的减少和最大气化速率所对应的温度减小,添加超富集植物制取的活性炭后,石油焦浆的碳转化率均有明显提升,添加量越大,碳转化率越高;1100℃时,石油焦浆在30min时的碳转化率为23.24%,添加10%超富集植物活性炭后碳转化率提高至35.68%,对管式炉1100℃条件下石油焦浆的产气特性进行研究,可以看出添加10%超富集植物活性炭之后,石油焦浆的气化产气体积百分比显著提升,主要体现在CO含量的提升,从12.67%提升至22.12%。
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