实验步骤与材料
在实验室规模上进行了煤蒸汽气化富氢产气试验固定床反应器(Smolinski, 2007)。该装置(见图17.1)由气体组成水湾(阀门，流量调节器)(1)，带蒸汽发生器的水泵(2,3)，带电阻炉的固定床反应器(4,5)，疏水阀(9)，流量计(10)，气相色谱仪- GC(12)。固定床反应器位于电阻炉内部(见图17.2)。炉操作由计算机(11)控制，反应器内的温度和压力分别由热电偶(6)和压力计(7)控制。
图17.1用于煤气化试验的实验室规模固定床反应器安装:1 -气体入口(阀门，流量调节器)，2 -蒸汽发生器，3 -泵，4 -电阻炉，5 -固定床反应器，6 -热电偶，7 -压力计，8 -压力调节器，9 -水疏水阀，10 -流量计，11 -炉温控制，12 -气相色谱仪。
图17.1用于煤气化试验的实验室规模固定床反应器安装:1 -气体入口(阀门，流量调节器)，2 -蒸汽发生器，3 -泵，4 -电阻炉，5 -固定床反应器，6 -热电偶，7 -压力计，8 -压力调节器，9 -水疏水阀，10 -流量计，11 -炉温控制，12 -气相色谱仪。
煤的蒸汽气化试验分三个系列进行(图17.3)。在第一个实验中(图17.3a)，将粒径小于0.2 mm的3g硬煤放在石英棉之间，置于反应器底部。使用石英棉是为了确保更好的温度分布，并提供保护，防止通过反应器的气体介质夹带煤和添加剂颗粒。在第二和第三系列实验中，分别将10g Fe2O3和50g CaO分层放置在煤样上(见图17.3b)或与煤样混合(见图17.3c)。
然后将反应器在惰性气体气氛中加热到设定温度923 K、973 K、1023 K、1073 K、1123 K和1173 K。待温度稳定后，以5.33- 10- 2ml /s的流量向上注入气化炉。该过程的气态产物通过一个水冷的焦油阱，在那里冷凝的液态产物被保留下来。用质量流量计测量冷却、干燥和清洁气体产物的量。用Agilent 3000A气相色谱仪每隔192 s分析一次出口气体混合物的组成。
图17.2带电阻炉的固定床反应器。
根据气体产物的混合流速和百分比组成的结果，计算出在19192秒的长时间间隔中，在1小时测试持续时间内产生的合成气主要成分(H2, CO, CO2和CH4)的数量如下:
C•Q Qci = -^-^[ml/s] ci 100
其中Qc表示气体产物混合物(H2、CO2、CO或CH4)的特定成分的流速，Cci表示用GC测量的气体产物混合物中给定成分的浓度，Q;为气相色谱在第i个时间间隔内进行气体采样时所记录的气体产物混合物的流速。时间间隔长度由色谱方法设置决定。在时间间隔内产生的组分体积也计算如下:
其中Vci表示在第i个时间间隔内产生的气体产物混合物的特定组分(H2, CO2, CO或CH4)的体积，ti表示时间间隔长度。
实验所用煤样由皮亚斯特煤矿提供。它们是从计划在5-10年内开采的煤层中收集的，预计波兰将运营一个大型煤气化厂。试验煤的特性如表17.2所示。
惰性气体+蒸汽
惰性气体+蒸汽
惰性气体+蒸汽
图17.3系列实验样品:(a)煤样，(b) Fe2O3和CaO分层的煤样，(c) Fe2O3和CaO混合的煤样。
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