煤化学反应性的测定

煤化学反应性的测定目录1234预习要求实验原理实验装置和步骤5实验目的实验数据处理6注意事项7思考题31、实验目的2了解煤对不同气体作用的反应能力。掌握煤化学反应性的评价方法。学会结合实验数据分析并找出最适反应温区。煤化学反应性的测定（1）2、预习要求（3）了解褐煤、烟煤、无烟煤及焦炭的基本特性。了解实验装置、流程、设备和操作步骤等（2）写预习报告，包括实验目的与要求、实验原理与方法、实验内容。煤化学反应性的测定3、实验原理煤与气化剂作用生成气体混合物的反应过程，是复杂的多相反应体系。目的是将煤转化成可燃气体。主反应为煤燃烧和气化化学反应：可能发生的副反应为甲烷化化学反应：O2+C＝CO2CO2+C＝2COH2O+C＝CO+H2CO+H2O＝CO2+H22H2+C＝CH4CO+3H2＝CH4+H2O煤化学反应性的测定4、实验装置和步骤图4.7.1实验装置和流程煤化学反应性的测定1-CO2瓶，2—贮气筒，3—洗气瓶，4—气体干燥塔，5—气体流量计，6-反应炉，7—反应管，8—奥氏气体分析器，9-热电偶，10-温度控制器煤化学反应性的测定实验步骤如下：（1）将热处理后3~6mm粒度的试样加人反应管，使料层高度达100mm，并使热电偶套管顶端位于料层的中央，再用碎刚玉片或碎瓷片充填其余部分。（2）将装好试样的反应管插人反应炉内，用带有导出管的橡皮塞塞紧反应管上端，把铂佬10-铂热电偶插人热电偶套管。（3）通入二氧化碳，检查系统有无漏气现象，确认不漏气后继续通二氧化碳2~3min赶净系统内的空气。煤化学反应性的测定（4）接通电源，以20~25℃/min速度升温，将炉温升到900°C（无烟煤），在此温度下保持5min。当气压在(1013.3±13.3)hPa(760士10mmHg柱)、室温在12~28°C时，以500ml/min的流量通人二氧化碳（如气压和室温偏离前述规定，应按附录A校准），通气2.5min时用奥氏气体分析器在1min内抽气清洗系统并取样。停止通人二氧化碳，分析气样中的二氧化碳浓度（若用仪器分析，应在通二氧化碳3min时记录仪器所显示的二氧化碳浓度）。（5）在分析气体的同时，继续以20~25°C/min的速度升高炉温。每升高50°C按（4）的规定保温、通二氧化碳并取气样分析反应后气体中的二氧化碳浓度，直至温度达到1100°C时为止。特殊需要时，可测定到1200°C。煤化学反应性的测定5、实验数据处理（1）原始记录表温度/℃900950100010501100CO/%a/%表4-7-1煤化学反应性的测定（2）计算结果根据以下关系式绘制二氧化碳还原率与反应后气体中二氧化碳含量的关系曲线：100(100)100(100)(100)xVaxV式中：α—二氧化碳还原率，%；x―钢瓶二氧化碳气体中杂质气体含量，%；V—反应后气体中二氧化碳含量，%。注：当钢瓶二氧化碳的纯度改变时，必须重新绘制α与V的关系曲线。煤化学反应性的测定（3）根据测得的反应后气体中二氧化碳含量V，从α-V曲线上查得相应的二氧化碳还原率。（4）结果与讨论对以上的实验数据进行处理，将二氧化碳还原率对反应温度作出图表，找出最适宜的反应温度区域，并对所得实验结果进行讨论，包括曲线图趋势的合理性、误差分析、成败原因等。煤化学反应性的测定6、注意事项任一温度下两次测定的二氧化碳还原率值与反应性曲线上相应温度下值的差值应不超过±3%。煤化学反应性的测定7、思考题（1）反应是吸热还是放热反应？如何判断？如果是吸热反应，则反应温度为多少？实验室是如何来实现供热的？工业上又是如何来实现的？（2）对本反应而言是体积增大还是减小？加压有利还是减压有利？（3）工业上采用什么气化剂（水蒸汽、二氧化碳、富氧）方法？（4）进行反应物料衡算，需要一些什么数据？如何搜集并进行处理？煤化学反应性的测定附录1：二氧化碳流量的调整（1）如果测定时气压与室温偏离(1013.3±13.3)hPa和12～28℃，则二氧化碳流量应按下式进行调整：1013.327350027320tVp式中：V为需通入的二氧化碳流量，ml/min；P为大气压力，hPa；t为室温，℃。VV（2）如果计算值在(500±20)mL/min范围内，仍可按500ml/min的流量通入二氧化碳。煤化学反应性的测定附录2：二氧化碳反应性测定报告（示例）温度/℃800850900950100010501100CO2/%92.379.462.145.329.417.911.189.776.658.442.027.214.79.6α/%3.511.023.037.354.369.579.94.912.825.940.657.074.282.4试样编号：来样编号：测定日期：煤化学反应性的测定煤化学反应性的测定二氧化碳还原率与反应温度关系图7、思考题及参考答案煤化学反应性的测定（1）反应是吸热还是放热反应？如何判断？如果是吸热反应，则反应温度为多少？实验室是如何来实现供热的？工业上又是如何来实现的？煤气化化学反应为吸热反应，因为提高温度可增大平衡常数，从而提高气化反应的平衡转化率。反应温度在900~1200°C之间。实验室通过铂铑10-铂热电偶和镍铬-镍硅热电偶供热。（2）对本反应而言是体积增大还是减小？加压有利还是减压有利？煤燃烧和气化化学反应为体积增加的反应，降低总压可使Kn增大，从而增加了反应的平衡转化率，故降低压力有利于平衡向煤燃烧和气化方向移动。（3）工业上采用什么气化剂（水蒸汽、二氧化碳、富氧）方法？工业上,煤在气化炉中高温条件下与气化剂反应，使固体燃料转化成气体燃料，只剩下含灰的残渣。通常气化剂用水蒸气、氧（空气）和二氧化碳。（4）进行反应物料衡算，需要一些什么数据？如何搜集并进行处理？需要测得反应前后各物质的浓度。煤化学反应性的测定