焦炉荒煤气中焦油吸附强化重整实验探究开题报告.pptx

焦炉荒煤气中焦油吸附强化重整实验探究 汇报人：张园园 汇报时间：2016年4月10日汇报内容 1 文献综述 2 思路方法 3 实验内容 4 时间安排 文献综述 焦炉煤气是煤炭炼焦过程中的气体产物，产量约18％(对干煤的质量分数)，生产1t焦炭会产生426m3左右的焦炉煤气，我国每年会产生2032亿m3左右的焦炉煤气，其中约20％被直接排放或放空燃烧，造成了严重的环境污染和能量浪费。传统的除焦方法造成大量的显热和和化学能源浪费，以及环境污染，焦油被浪费，提出将吸附强化焦炉荒煤气中焦油组分催化重整，根据勒夏特列原理，若在反应中加入二氧化碳吸附剂使反应正向进行，将大大提高焦油的去除率。这里将对二氧化碳吸附剂进行深入探究，以获得最优性能的二氧化碳吸附剂。 文献综述从CO2吸附剂的工作温度上主要分为 低温吸附剂（200℃） 中温吸附剂（200℃-400℃） 高温吸附剂（400℃） 焦炉荒煤气的出口温度为650℃-850℃，因而这里仅考虑高温CO2吸附剂，即在高温条件下通过与CO2发生化学反应生成碳酸盐来固定CO2的一类固体材料，这类材料与CO2反应生成的碳酸盐，可以在更高的温度条件下重新分解，生成原有物质并释放出CO2气体，以此来实现吸附剂的循环利用和CO2收集。目前高温二氧化碳吸附剂的研究主要集中在:钙基氧化物，锂基氧化物。锂基氧化物吸附剂反应时间较长、吸收容量较低；氧化钙从热力学角度来说是最好的潜在高温CO2吸附剂，且氧化钙来源广，廉价易得，因而是较理想的高温CO2吸附剂。 文献综述张明明等人对天然钙基牡蛎壳、扇贝壳进行研究，两者的第一次循环CO2吸附量分别为0.46g/,0.32g/g,氧化钙转化率分别为0.61和0.41.在第三次循环中，牡蛎壳吸附量降为0.13g/g,转化率为0.18并保持稳定。扇贝壳的吸附量低于牡蛎壳，在循环中吸附量逐渐衰减，该研究结果表明纯CaO吸附剂的吸附能力在循环过程中不断下降。总结其他人对无机盐和有机盐作为前驱体的研究结果和上述一致，随着循环进行，氧化钙吸附CO2量逐渐衰减；据文献报道，在高温下氧化钙易烧结团聚，造成比表面积和孔容的显著下降；反应过程中生成的碳酸钙层会覆盖在尚未反应的氧化钙表面，阻止二氧化碳进一步向内扩散；同时，由于碳酸钙摩尔体积( 34. 1 cm3/ mol) 和氧化钙摩尔体积( 16. 9 cm3/ mol) 的差异，会造成吸附剂在多次循环后，吸附剂结构的坍塌，比表面和孔容的降低，导致吸附能力的降低。 文献综述针对以上氧化钙失活的原因，学者们将研究重点转向氧化钙中引入高温惰性载体，载体为氧化钙提供一个稳定的框架结构，起到以下几个方面的作用：（1）增加有效表面积和提供合适的孔结构；（2）提高吸附剂的机械强度，增强抗烧结能力；（3）提高吸附剂的热稳定性，以及循环稳定性。 研究较多的载体是七铝酸十二钙，Christina S等人研究以七铝酸十二钙为载体，制备了CaO-Ca12Al14O33的混合物，其中以煅烧醋酸钙制得的混合物即使在经历了45个吸附解析循环后，CO2的吸附量和最初的几乎相同，表现了良好的循环稳定性。因此，我们选择七铝酸十二钙作为载体。采用七铝酸十二钙为载体的混合物表现优越性的原因是七铝酸十二钙具有笼腔结，使吸附剂具有良好的机械强度和发达的孔隙，并且含有游离的氧离子基团，具有很高的储氧能力。LiChunshan等人发现由于C12A7特殊的自由氧储存结构，有很高的抗积碳和抗硫效果。李振山等人采用CaO-Ca12Al14O33（3:1）作为吸附剂，并进行了吸附能力、循环稳定性测试，表现了良好的抗烧结能力和循环稳定性。七铝酸十二钙单个笼腔结构模型 思路方法思路方法：1）采用不同的制备方法（机械混合法、共沉淀法、溶胶凝胶法、液相混合法和浸渍法）以及各制备方法中采用不同的制备条件（1100℃、1200℃、煅烧4h和6h）,不同的CaO/Ca12Al14O33比值等条件下制得混合氧化物CaO-Ca12Al14O33；2）对制备的样品进行XRD分析观测成相情况；2）化学性能表征：对成相高的样品利用TGA考察CO2的吸收率、吸附剂的循环稳定性。3）筛选出性能优越的吸附剂对其进行SEM、BET分析，研究烧结情况，孔径，颗粒大小以及比表面积等。4）对以上研究结果进行分析总结，筛选出最优性能的混合氧化物吸附剂。 实验内容：CaO/C12A7的制备 实验内容1）CaO/C12A7的制备制备方法煅烧温度 前驱体 比例 络合剂机械混合法750℃ 850℃ 950℃ 碳酸钙、氧化铝 3:7 5:5 7:3 9:1 / 共沉淀法硝酸钙、硝酸铝 氨水溶胶凝胶法硝酸钙、硝酸铝 柠檬酸液相混合法氧化钙（醋酸钙煅烧）硝酸铝 异丙醇浸渍法硝酸钙 /1050℃ 拟制备CaO与C12A7的比