煤炭无焦油炭化研究

• 作 者: 郑娟娟
• 出 处: 天津大学
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 煤制氢技术 煤炭化 温度 焦油 镍基催化剂

“能源，环境，发展”是当今人类所面临的三大主题，能源的合理开发与利用将直接影响环境保护和人类社会的可持续发展。煤是我国主要能源，也是能源的未来，但是煤炭正面临着激烈的挑战，特别是在环境领域。所以必须加快我国能源结构的主动适应和调整，大力发展煤炭的科学、高效和洁净利用。基于我国“以煤为主”的能源资源和氢能源的燃烧值高、清洁无污染、可再生等显著优点，本实验室提出一种新型煤制氢技术，具体的流程为：氧化亚铁与水蒸气反应生成氢气，氧化亚铁被氧化为四氧化三铁；四氧化三铁在一氧化碳作用下还原成氧化亚铁并同时产生二氧化碳；反应产生的二氧化碳与碳材料反应生成一氧化碳。本论文通过研究煤的无焦油炭化技术，实现煤炭能源的清洁利用，即将煤炭直接分解为清洁燃料和无机炭，后者可作为制氢工艺中生产一氧化碳的碳源，从而实现以煤换氢的连续、稳定生产。煤炭化的主要产物是无机炭、焦油和煤气。煤气具有较大的热值，可分离加以利用或为制氢流程供热，而焦油可利用价值不高，且危害性极大，所以本实验的研究目的是尽量降低焦油的产率，同时改善煤气的品质，最大限度地实现煤炭的洁净高效利用。实验中利用自行设计加工的三段加热式竖式管式炉，选用三种不同类型的煤：褐煤、焦煤和瘦煤，主要考察反应温度、升温速率、添加不同催化剂等因素对的煤炭化产物的影响，分别选择最佳的工艺条件。镍基催化剂是煤焦油催化裂解的有效催化剂。实验中制备了各种添加不同金属（镁、镧、钼、铈等）的新型镍基催化剂，实验表明：添加助剂Mg和La的镍基催化剂效果最显著，可以最大程度降低焦油的产率同时改善煤气组成，提高可燃气含量，因为Mg可稳定镍的晶粒尺寸，La能显著提高镍的表面积从而提高催化性能。实验结果表明瘦煤的焦油产率可降至1.14%，煤气含量为11.31%，其中可燃气含量高达94.44%。