等離子體煤轉(zhuǎn)化技術(shù)

等離子體煤轉(zhuǎn)化技術(shù)姓名:王勝導(dǎo)師:王樹東研究員

2004.9.28

SeminarⅠ1精選pptOutline等離子體概述等離子體煤轉(zhuǎn)化技術(shù)進(jìn)展等離子煤轉(zhuǎn)化機(jī)理研究等離子體反響裝置等離子煤轉(zhuǎn)化固態(tài)產(chǎn)物研究結(jié)論2精選ppt等離子體(Plasma)概述等離子體的產(chǎn)生及其特點(diǎn)等離子體分類等離子體的應(yīng)用3精選ppt等離子體的產(chǎn)生及其特點(diǎn)定義等離子體是通過一定的手段(如加熱、放電、激光、微波放電等)使氣體分子離解或電離產(chǎn)生的電子、離子、原子、分子或自由基等粒子所組成的集合體。無論氣體是局部電離還是完全電離，等離子體中的正電荷總數(shù)和負(fù)電荷總數(shù)在數(shù)值上總是相等的，故稱之為等離子體.特點(diǎn)導(dǎo)電性與磁場的可作用性電準(zhǔn)中性

4精選ppt等離子體分類按溫度分類i高溫等離子體ii低溫等離子體a)熱等離子體b)冷等離子體按粒子密度分類i致密等離子體〔或高壓等離子體〕ii稀薄等離子體〔或低壓等離子體〕按產(chǎn)生等離子的途徑分類i燃燒等離子體ii電弧等離子體iii高頻等離子體iv激波等離子體v激光等離子體vi聚變等離子體5精選ppt等離子體的應(yīng)用等離子體顯示器，等離子體電視，等離子體防雷技術(shù)等離子體隱型技術(shù)等離子體殺菌技術(shù)等離子體噴涂技術(shù)等離子體切割技術(shù)等離子體光源

6精選ppt等離子在化學(xué)化工中的應(yīng)用催化劑的制備和催化反響等離子體生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)等離子體水處理技術(shù)等離子體廢物處理技術(shù)等離子體食物保鮮技術(shù)等離子體溫室氣體研究等離子體合成技術(shù)7精選ppt電弧熱等離子體的特點(diǎn)高的熱性能高的化學(xué)活性極高的冷卻速度化學(xué)反響活性可以控制等離子體的運(yùn)動過程連續(xù)，操作簡便，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化8精選ppt等離子體煤轉(zhuǎn)化技術(shù)等離子體煤氣化等離子體煤熱解煤的氣化過程泛指各種煤(焦)與含氧的氣化劑(H2O，CO2)之間的一種不完全反響，最終生成由CO，H2，CO2，CH4，N2，H2S和COS等組成的煤氣煤的熱解是指煤在惰性氣氛下升溫且無催化的條件下發(fā)生的一系列斷鍵行為,在這一過程中斷鍵是最根本的行為

<>9精選ppt煤氣化工藝國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國際上現(xiàn)已工業(yè)化的煤氣化工藝Lurgi固定床加壓氣化Dow水煤漿加壓氣化Shell粉煤氣化Texaco水煤漿加壓氣化國內(nèi)現(xiàn)狀20世紀(jì)50年代引進(jìn)溫克勒流化床煤炭氣化技術(shù)70年代引進(jìn)了魯奇爐固定床氣化技術(shù)80年代引進(jìn)了德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)2001年中國科學(xué)院山西煤化所開發(fā)灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)

10精選ppt等離子煤氣化優(yōu)勢氣化程度高達(dá)90%以上，而且產(chǎn)物氣中CO和H2的含量較常規(guī)氣化相比有較大的提高;產(chǎn)物氣具有較高的熱值;氣化過程的熱效率高達(dá)90%以上;煤中的硫90%以上轉(zhuǎn)化為H2S，幾乎不放出SO2;沒有CO2排放;單位體積高的能量強(qiáng)度，使得設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊;對于原料煤沒有特殊的要求，可以用劣質(zhì)煤來進(jìn)行氣化，極大地降低了生產(chǎn)本錢;11精選ppt等離子體煤氣化研究進(jìn)展〔Ⅰ〕低溫?zé)岬入x子體煤氣化研究概況60年代，哥倫比亞就研究了純氧、氫氣、一氧化碳化合物、水蒸汽等為工作氣體的等離子體與煤在高溫下氣化，研究認(rèn)為利用該技術(shù)可以制得作為天然氣的代用品;加拿大為了充分利用本國蘊(yùn)藏豐富的泥煤資源，研究開發(fā)了等離子體泥煤氣化工藝。向6000℃高溫的等離子體噴槍通入過熱蒸汽，可由泥煤制得甲醇要比以天然氣為原料制得的甲醇廉價得多。80年代前蘇聯(lián)在熱等離子體氣化領(lǐng)域進(jìn)行了卓有成效的工作，塔吉克斯坦共和國科學(xué)院化學(xué)研究所開發(fā)了煤的等離子氣化工藝，它可使煤田每年向杜尚白輸出煤氣28億m3，其煤氣本錢比普通氣化法制得的煤氣低10%，而建廠費(fèi)用只有普通氣化設(shè)備投資的50%左右1995年W.W.Plotczyk對于褐煤進(jìn)行了等離子氣化，在蒸汽熱等離子中碳轉(zhuǎn)化為合成氣的轉(zhuǎn)化率高達(dá)90%。CO占反響氣組成的60%，而CO2的含量不超過3%〔體積百分含量〕Georgiev.I.B等研究了在熱等離子體煤氣化過程中，灰含量、氧含量、停留時間和等離子體的類型對這一過程的影響。

12精選ppt等離子體煤氣化研究進(jìn)展〔Ⅱ〕低溫冷等離子體研究概況美國學(xué)者對煤在不同微波等離子體〔如Ar+H2O〕中的氣化行為進(jìn)行了研究，研究發(fā)現(xiàn)揮發(fā)分高的煤有利于氣化，高揮發(fā)分的褐煤和油頁巖氣化產(chǎn)率分別為33.5wt%和31.8wt%，主要產(chǎn)物為H2、CO、C2H2、CH4，產(chǎn)物中H2和CO的含量較高。法國學(xué)者Djebabra等以制取CO+H2合成氣為目的對煤在蒸汽微波等離子體中的氣化進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：煤的初始參加量越小、水蒸汽的引入初壓越大、煤與等離子體反響時間越長、CO和H2的產(chǎn)率越高；煤的粒徑對H2和CO的產(chǎn)率沒有影響。這說明水蒸汽與煤的氣化反響發(fā)生在煤的外外表，不受水蒸汽在煤粒內(nèi)擴(kuò)散的影響。Djebabra等還指出微波等離子體預(yù)處理后的煤的活性與原煤的活性類似，這樣煤樣可以循環(huán)和水蒸汽發(fā)生氣化反響。1996年西安石油學(xué)院與吉林大學(xué)合作，利用外焰型微波等離子體炬管，一改正去在封閉容器中進(jìn)行等離子化的局面。對煤炭進(jìn)行等離子體氣化，氣化后CH4、CO含量較文獻(xiàn)值有大幅度的提高。但是，冷等離子體氣化煤的強(qiáng)度低，所以沒有實(shí)際的應(yīng)用價值13精選ppt等離子體煤熱解國內(nèi)外乙炔生產(chǎn)的主要工藝路線烴類裂解法對環(huán)境的負(fù)面影響很小必須采用淬冷操作來抑制產(chǎn)物的二次分解，從而增加了技術(shù)上的復(fù)雜性電石法制歷史悠久、技術(shù)水平含量低能耗大、粉塵和廢水對環(huán)境的污染十分嚴(yán)重；等離子體熱解煤制取乙炔流程短,原料廉價進(jìn)展60年代的研究工作主要集中在英國70年代在美國、東西德國、印度和前蘇聯(lián)展開的研究最多80年代該課題的研究進(jìn)入了一個繁榮期，日本、法國和波蘭相繼參加我國那么開始于90年代。14精選ppt煤等離子體熱解制乙炔實(shí)驗研究進(jìn)展〔Ⅰ〕操作條件的優(yōu)化粒徑影響等離子體類型供粉速率的影響比能輸入的影響15精選ppt煤等離子體熱解制乙炔實(shí)驗研究進(jìn)展〔Ⅱ〕揮發(fā)份影響灰分的影響煤種的篩選16精選ppt等離子體反響器17精選ppt等離子煤轉(zhuǎn)化機(jī)理研究煤熱解放出揮發(fā)分；揮發(fā)分和等離子體中的活性組分進(jìn)一步發(fā)生反響研究方法:數(shù)值模擬；實(shí)驗檢測；OES(OpticalEmissionSpectroscope)

18精選ppt等離子煤轉(zhuǎn)化固態(tài)產(chǎn)物研究固態(tài)產(chǎn)物殘渣(Slag)結(jié)焦物(Coke)碳黑(Soot)

存在形態(tài)金剛石石墨富勒烯碳納米管(CNTs)無定型碳

19精選ppt結(jié)焦物〔Coke〕研究結(jié)焦原理模型化合物實(shí)驗煤>柴油>液體石蠟>甲苯>苯>汽油、正己烷、環(huán)己烷(不嚴(yán)重)產(chǎn)物分析FT-IR消焦技術(shù)〔雙粒徑消焦技術(shù)〕20精選ppt合成碳納米管合成方法石墨／電弧法〔Arc/graphite〕化學(xué)氣相沉積(ChemicalVaporDeposition)激光技術(shù)、火焰法、離子輻射法等電弧射流熱解煤優(yōu)勢操作簡便、穩(wěn)定及運(yùn)行時間長具備了實(shí)現(xiàn)碳納米管的連續(xù)批量生產(chǎn)的條件原料廉價21精選ppt電弧射流熱解煤合成碳納米管殘渣結(jié)焦物22精選ppt催化劑對生成碳納米管的影響CuCoFe