基于CaO载碳体的煤化学链气化关键过程实验研究任务书.docx

基于CaO载碳体的煤化学链气化关键过程实验研究任务书
一、研究背景和意义
煤作为我国主要的化石能源，其开发和利用对于我国能源安全和经济发展具有重要意义。然而，传统的直接燃烧方式不仅存在能源浪费和环境污染等问题，同时也限制了煤的应用领域和开发潜力。因此，煤化学气化技术成为了一种很有前景的方式。在煤化学气化中，链式气化路线被广泛认为是高效的和环保的选择。在链式气化过程中，煤在特定的温度和压力下与水蒸气反应，并产生一系列的中间产物和最终产物，包括CO，H2，CO2，CH4和苯等。
目前，CaO载碳体已经被广泛应用在煤化学链气化过程中，其主要作用为提高反应温度、促进煤分解、减少焦化现象、增加气化速率和提高CO/H2比等。然而，CaO载碳体的煤化学链气化过程仍然存在许多问题和挑战，例如反应温度的控制、反应器的设计和操作优化等。
因此，为了更好地理解CaO载碳体的煤化学链气化过程，本次研究将主要从以下几个方面进行研究：
1.探究CaO载碳体加速煤气化反应的机理和影响因素，如反应温度、催化剂活性和煤种等。
2.分析CaO载碳体的特异性质以及其对链式气化反应的影响，如表面活性和反应机制等。
3.研究升温气化和恒温气化对CaO载碳体煤化学链气化的影响，探究反应温度对反应速率、选择性和产物构成的影响。
4.分析不同反应器对CaO载碳体煤化学链气化的影响，如不同反应器类型、体积和操作参数等。
二、研究内容和方法
1.煤气化催化剂的制备和表征
制备CaO载碳体催化剂，并对其物理和化学性质进行表征。主要包括催化剂的表面积、孔径分布、酸碱性质和物相组成等的分析。
2.煤气化反应器的设计和制备
设计和制备反应器及相关设备，包括各种实验室反应器和气体流量计、气体分析仪等实验装置。
3.煤气化实验条件的控制
控制和调整不同的实验条件，如煤样量、催化剂用量、反应温度、反应时间等因素，以研究它们对反应速率、反应选择性和产物构成的影响。
4.煤气化产物的分析和表征
对气体产物进行分析和表征，包括主要成分（CO，H2，CO2，CH4等）的分析和测量，同时对小分子化合物（如苯、酚、甲醛等）进行检测和定量分析。
5.煤气化过程的机理研究
利用实验结果和分析数据，探究CaO载碳体催化剂的煤化学链气化机理和影响因素。主要包括反应温度、煤种和催化剂活性等对反应速率和产物选择性的影响。
6.煤气化反应器的优化研究
利用实验结果，对反应器的设计和工艺参数进行优化和调整，以实现更好的反应效果和产物选择性。
三、考察预期结果
通过本次研究，预期达到以下几个方面的预期结果：
1.确定CaO载碳体催化剂的煤化学链气化机理和影响因素，探究反应过程的关键变量和初始条件。
2.研究不同反应条件下的反应速率、选择性和产物构成，为优化反应条件提供科学依据。
3.发现催化剂表面活性和反应机制的相关性，研究表面活性对链式气化反应的影响。
4.对煤气化反应器的设计、优化和操作进行研究，为工业生产提供基础数据和技术支持。
四、研究计划和预算
1.研究计划
本次研究计划时间为12个月，共分为6个阶段：
阶段一：煤气化催化剂制备和表征（1-2个月）
阶段二：反应器制备和实验条件控制（2-3个月）
阶段三：煤气化实验的操作和数据记录（3-6个月）
阶段四：煤气化产物分析和表征（4-7个月）
阶段五：煤气化机理和影响因素的研究（6-10个月）
阶段六：反应器的优化和工艺参数调整（8-12个月）
2.研究预算
本研究的预算为100万元人民币，其中主要包括实验设备购置、实验材料费、实验人员工资和差旅费等方面的支出。具体预算如下：
设备购置：30万元
实验材料费：20万元
实验人员工资：30万元
差旅费和其他费用：20万元
总计：100万元
五、研究意义和应用
本次研究的意义在于深入探究CaO载碳体的煤化学链气化机理和影响因素，为进一步推动煤化学链气化技术的发展和应用提供科学依据和技术支持。同时，该研究还为煤化学气化技术的推广和应用提供了新的思路和方向。最终，本研究的成果将为我国煤气化技术的进步和能源的可持续发展做出贡献。