温度对半焦非催化还原CO2的影响
虎慧
张海霞
朱治平
中国科学院 工程热物理研究所,北京 100190;中国科学院大学,北京 100049
摘要：2021 年我国CO2排放约120 亿t,碳减排压力巨大.为实现双碳目标,将CO2转化为CO等基础化工原料是减排CO2、实现其资源化利用的重要途径.采用自主设计的连续给料流态化立式炉装置,以榆林半焦为原料,在CO2气氛下考察了温度(900～1 100℃)对半焦非催化还原CO2的影响,并对底渣和飞灰(灰渣)的理化特性进行了表征.结果显示:随着温度的升高,CO2还原率、CO2转化率、CO体积分数、碳转化率以及煤气热值均增大,而CO2体积分数大幅下降,CO2被有效转化为CO,但是在温度超过1 050℃后,增长趋势变缓.温度为 1 050℃时气体组分中CO占 64%左右,CO2占30%左右,CO2还原率为 50.37%,CO2转化率为 0.72 m3/kg.随温度上升,榆林半焦颗粒表面由光滑致密向多孔、海绵状、粗糙过渡,底渣比表面积均超过 300 m2/g,比表面积变化存在先上升后下降趋势,飞灰比表面积比半焦最高提升 36 倍,底渣比表面积比半焦最高提升 63 倍,灰渣平均孔径降低超过50%.拉曼光谱分析表明,灰渣的活性点位有所增加,石墨化程度降低,由于反应环境不同,底渣的石墨化程度较高;温度上升会加剧CO2与碳的反应,灰渣的活性点位容易被消耗,在1 000～1 050℃灰渣石墨化程度相对低,活性点位相对多.底渣和飞灰反应活性优于榆林半焦,动力学分析显示飞灰与CO2的反应活化能更低,这为进一步高温转化提供了有利条件.
关键词：CO2还原半焦流态化拉曼光谱动力学分析
分类号：TD752(矿山安全与劳动保护)
资助基金：中国科学院战略性先导科技专项(XDA29030100)
论文发表日期：2023-12-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 748-756 )
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