《褐煤催化气化性能及机理研究——以胜利褐煤为例》以胜利煤田的褐煤为研究对象，进行水蒸气气化反应性能及合成气组成的评价，综合表征分析获得胜利褐煤组成与结构等信息。详细探讨了煤热化过程中钙组分对胜利褐煤制高氢合成气的催化效应、钙组分的赋存状态与形态变化，解析了煤焦结构特征与催化结构体的形成过程，并利用模型化合物进行了对比验证，提出了胜利褐煤水蒸气气化反应过程中钙组分催化作用的可能机理模型。
本书研究结果可为催化气化工业化开发提供基础数据与技术支持，也可为其他煤种的催化气化研究提供理论支撑。
第1章褐煤催化气化研究进展 001
1.1褐煤催化气化研究目的与意义 003
1.2褐煤结构特点与反应性 007
1.2.1褐煤组成与结构 007
1.2.2褐煤结构演变与水蒸气气化反应性能的研究 013
1.3褐煤气化技术简介 018
1.3.1煤气化基本原理 018
1.3.2煤气化技术的分类 021
1.4金属组分催化气化研究进展 023
1.4.1固有矿物质对煤催化气化的影响 023
1.4.2钙对煤催化气化的影响 024
1.5褐煤催化气化机理 026
1.5.1“氧传递”机理 027
1.5.2“电子传递”机理 027
1.6小结 029
参考文献 030
第2章褐煤催化气化研究方法 039
2.1褐煤处理方法 041
2.1.1脱矿煤样制备 041
2.1.2氧化石墨样品制备 042
2.1.3浸渍法添加钙组分样品的制备 043
2.1.4煤焦样品制备 043
2.2反应性能测试仪器与设备 044
2.2.1实验装置 044
2.2.2消除外扩散影响 044
2.2.3消除内扩散影响 046
2.2.4实验方法 047
2.2.5实验数据处理 048
2.3物化性质测试仪器与分析方法 049
2.3.1气相色谱分析(GC) 049
2.3.2工业分析和元素分析 049
2.3.3矿物质成分分析 050
2.3.4扫描电子显微镜-能谱分析(SEM-EDS) 050
2.3.5X射线荧光光谱分析(XRF) 050
2.3.6X射线衍射分析(XRD) 051
2.3.7傅里叶红外光谱分析(FT-IR) 052
2.3.8固体核磁共振分析(NMR) 052
2.3.9比表面积测试(BET) 053
2.3.10拉曼光谱分析(Raman) 053
2.3.11X射线光电子能谱分析(XPS) 053
第3章胜利褐煤催化气化性能研究 055
3.1简介 057
3.2研究方法 057
3.3催化气化反应性能 059
3.3.1合成气生成速率 059
3.3.2碳转化率及反应速率 060
3.3.3合成气产率及H2 CO值 062
3.4胜利褐煤物理化学性质 065
3.4.1形貌分析 066
3.4.2金属组分分析 067
3.5小结 068
参考文献 070
第4章胜利褐煤钙催化效应的影响 073
4.1简介 075
4.2研究方法 076
4.2.1钙化合物及钙添加量掺杂制备方法 076
4.2.2制焦及焦后掺杂钙组分制备方法 076
4.3钙催化效应影响因素 077
4.3.1钙化合物优选 077
4.3.2钙添加量优化 079
4.4钙催化气化反应性能 083
4.4.1合成气生成速率 084
4.4.2气化反应速率 087
4.4.3合成气累积产率及H2 CO 088
4.5钙改性褐煤物理化学性质 090
4.5.1官能团分析 090
4.5.2碳结构分析 095
4.6脱矿煤样热解气体逸出规律 097
4.7小结 100
参考文献 101
第5章胜利褐煤钙催化机理研究 105
5.1简介 107
5.2研究方法 108
5.2.1添钙煤焦制备方法 108
5.2.2模型化合物添钙及其热解样品制备方法 109
5.3钙催化结构体解析 109
5.3.1水蒸气气化性能 110
5.3.2物化性质分析 113
5.3.3钙催化结构体的形成及其对煤焦结构影响的分析 121
5.4模型化合物模拟钙催化结构体 122
5.4.1水蒸气气化性能 122
5.4.2物理化学性质 125
5.5钙催化胜利褐煤气化机理分析讨论 133
5.5.1中间体形成 133
5.5.2机理分析 134
参考文献 138
第6章煤热失重动力学机理分析 143
6.1动力学计算 145
6.1.1微分法 147
6.1.2积分法 147
6.1.3积分法 148
6.2热解特性及动力学 148
6.2.1煤阶对热解失重特性影响 149
6.2.2煤阶对热解动力学影响 154
6.2.3胜利褐煤不同热解转化率下的热解特性 160
6.2.4胜利褐煤不同热解转化率下的热解动力学 162
6.2.5胜利褐煤固有矿物质对热解失重影响 165
6.2.6胜利褐煤固有矿物质热解动力学分析 168
6.3空气气氛下气化反应特性及动力学 169
6.3.1空气气氛下煤阶对气化失重特性影响 170
6.3.2空气气氛下煤阶对气化动力学影响 172
6.3.3氧气浓度对胜利褐煤气化特性影响 175
6.3.4不同氧气浓度胜利褐煤气化动力学 177
6.3.5胜利褐煤热解焦气化反应动力学 181
6.3.6胜利褐煤固有矿物质对气化动力学的影响 183
参考文献 184
第7章褐煤催化气化结论与展望 187
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