微波处理后石油焦水蒸气气化特性的研究.pdf

第40卷第3期
燃料化学学报
Vol 40 No. 3
2012年3月
Journal of Fuel Chemistry and Technology
Mar.2012
文章编号:0253-2409(2012)030293-07
微波处理后石油焦水蒸气气化特性的研究
周志杰,张保中,刘鑫,代正华,王辅臣
(华东理工大学煤气化教育部重点实验空,上海200237)
摘要:采用热天平考察了1000~1150℃、30%~100%水蒸气分压下微波处理后石油焦气化动力学特性,并采用四种动力
学模型对气化反应速率曲线进行了拟合。结果表明,微波处理后石油焦水蒸气气化反应速率随着微波照射时问、功率、温度
的减小而增加,随着水蒸气分压的增加而增加;微波处理后石油焦在1100℃时水蒸气气化反应速率随着转化率的增加先增
加后减小,在转化率为20%左右出现最大值,且不随微波处理条件和水蒸气分压的变化而改变,但随着气化温度的升高气化
反应速率最大值提前出现。正态分布函数模型能够准确的拟合不同温度下微波处理后石油焦水蒸气气化反应速率随转化率
的变化,相关系数均在0.97以上。
关键词;:石油焦;徴波照射;气化反应速率;转化率;动力学模型
中图分类号:TQ54文献标识码:A
Steam gasification reactivity of petroleum coke by microwave treatment
ZHOU Zhi-jie, ZHANG Bao-shen, LIU Xin, DAI Zheng-hua, WANG Fu-chen
(Key Laboratory of Coal Gasification, Ministry of Education, East China University of Science and Technology
Shanghai 200237, China
Abstract: The gasification kinetic characteristics of petroleum coke treated in micromave was studied at 1 000
1 150 t with a water vapor fraction range of 30%100% by using a thermogravimetric analyzer, and the
experimental data was fitted with four kinetic models. The results show that the gasification rate of petroleum
coke treated in microwave increases with the decrease of microwave irradiation time, power and temperature. At
100, the steam gasification rate of petroleum coke-teated increases with coke conversion nitially, and then
decreases after reaching a maximum value when the coke conversion is about 20%o, which does not change with
the microwave treatment conditions and the water vapor fraction. However, the maximum rate occurs earlier with
the increase of gasification temperature. The steam gasification reaction rate of petroleum coke by microwave
reatment at diffeent empeatues an be well fie with the normal ibution function model, which has te
correlation coefficients above 0.97
Key words: petroleum coke; microwave irradiation; gasification reaction rate; conversion; kinetic model
微波作为一种方便、高效、清洁的改性手段,具反应活性是研究者关注的热点。因此,本实验借助
有加热迅速、均匀、热效率高、清洁无污染、便于自动微波处理来改变石油焦的某些特性以期提髙石油焦
控制的优点。它不仅能改善反应条件、加快反应速气化反应活性。
率、提高反应产率、还可促进一些难以进行的反应发
实验部分
生,已在煤气化方面得到初步的应用。西安石油学1.1样品的制备实验所选石油焦来自金陵石化
院与吉林大学利用外焰型微波等离子体炮管进公司,粒径为80~150m。样品处理装置为上海屹
行了媒炭等离子体气化实验,研究发现煤气中CH、尧分析仪器有限公司的WX4000波快速消解系
CO含量有明显提高。但微波处理应用于石油焦气统。样品处理方法:将30mL左右石油焦含量为
化的研究报道还较少。目前,虽然气流床气化是处20%的水焦浆倒人消解罐中,旋紧螺栓,固定于微波
理近几年来产量逐年增高的高硫石油焦的一项有消解仪中,然后设定照射时间、温度、功率进行实验,
效、清沽的利用途径,但是与煤相比,石油焦的挥发样品处理条件见表1。微波照射后的样品在105℃
分低、碳含量高、结构致密使得石油焦的气化反应活下烘干进行气化实验。
性较低,残碳量偏高。如何有效提高石油焦的气化1.2样品性质微波处理前后石油焦的工业分析
收稿日期:2011-04-17;修回日期:2011-07-03
基金项目:国家重点基础研究发展规划(973计划,2010CB227000);国家高技术研究发展计划(863计划,2009AA04Z159);上海市优秀学
科带头人资助计划(08XD1401306)。
联系作者:周志杰(1974-),男,江苏宜兴人,副教授,从事煤、石油焦等气化技术研究,Tcl:02164252974,E-mail:z@ecust.cdu.cn。