第31卷第2期煤炭轉(zhuǎn)化Vol.31 No.2008年4月COAL CONVERSIONApr. 2008煤溫和氣化技術(shù)研究進(jìn)展郝西維)王黎2) 吳嘉州”摘要綜述了煤溫和氣化催化劑種類、催化氣化反應(yīng)機(jī)理及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究成果及其進(jìn)展.分析總結(jié)了煤結(jié)構(gòu)、催化劑、氣化溫度及氣化劑等對(duì)氣化反應(yīng)的反應(yīng)活性和產(chǎn)物氣組成的影響，指出現(xiàn)有溫和氣化過(guò)程中存在的不足,并對(duì)煤溫和氣化技術(shù)進(jìn)行了展望.關(guān)鍵詞煤溫和氣化,催化,反 應(yīng)動(dòng)力學(xué)中圖分類號(hào)TQ546起,煤表面分布的催化劑通過(guò)侵蝕開槽作用,使煤與)引言氣化劑更好地接觸并加快氣化反應(yīng).煤是產(chǎn)生動(dòng)力、熱、煤焦加工和副產(chǎn)柏油的主要煤的催化氣化研究有150多年的歷史,深人研燃料資源之一.天然氣和石油價(jià)格的上漲刺激了煤究始于20世紀(jì)70年代,大致經(jīng)歷了三個(gè)階段:早期炭轉(zhuǎn)化的研究,由煤轉(zhuǎn)化生產(chǎn)氣態(tài)或液態(tài)燃料以代主要針對(duì)單- -金屬,無(wú)機(jī)鹽或某礦物質(zhì)對(duì)煤氣化速替天然氣和石油的路線變得更為經(jīng)濟(jì).煤氣化技術(shù)率的影響及作用進(jìn)行研究;中期主要針對(duì)堿金屬鹽作為煤炭高效潔凈利用方法之一，因其產(chǎn)品組成的類對(duì)煤氣化的催化作用和催化機(jī)理進(jìn)行研究;目前靈活性以及可使用反應(yīng)器類型的多樣性等優(yōu)點(diǎn)而被對(duì)復(fù)合催化劑、可棄催化劑和熔融鹽催化劑的研究廣泛研究應(yīng)用.目前，比較成熟的煤氣化工藝的氣化比較廣泛溫度一般在1 000 C以上,這是因?yàn)樵诖藴囟纫陨?.1催化氣化的催 化劑大多數(shù)煤的氣化速率較快,能夠滿足實(shí)際應(yīng)用的要求.這些氣化技術(shù)存在的缺點(diǎn)是反應(yīng)溫度高、能耗大煤催化氣化的催化劑可分為單組分催化劑和復(fù)和對(duì)設(shè)備要求高等,由此直接促使了煤催化氣化的合催化劑，比較典型的單組分催化劑有堿金屬、堿土研究.催化劑的添加降低了煤氣化的溫度.能耗和對(duì)金屬和過(guò)渡金屬,其中堿金屬催化活性最好.設(shè)備材料等的要求;并且對(duì)脫硫、除塵和環(huán)保等都非Yeboah等°通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究,對(duì)常見(jiàn)單組分堿常有利;對(duì)產(chǎn)物中煤氣組成有更好的選擇性;另外，性金屬鹽催化劑的催化活性進(jìn)行了排序:Li2CO32>由于氣化溫度降低,可同時(shí)進(jìn)行許多合成過(guò)程,如在Cs2CO:> CsNO3> KNO,> KLCO;> K:SO, >催化劑作用下,煤氣化的同時(shí)合成甲醇、甲烷和氨等Na2CO,>CaSO,.過(guò)渡金屬催化劑主要為Fe,Co和化工原料,縮短工藝流程，提高工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性，Ni等. Ohtsuka等[2]的研究發(fā)現(xiàn),Ni催化劑用于褐其潛在優(yōu)勢(shì)非常明顯,所以研究煤溫和氣化技術(shù)比煤水蒸氣氣化,在較低溫度下(500C左右)表現(xiàn)出高溫氣化技術(shù)更具吸引力.本文從煤溫和氣化過(guò)程非常高的催化活性,在加壓流化床氣化爐中可直接出發(fā),綜述了煤氣化反應(yīng)催化劑種類.催化氣化反應(yīng)生成CH,利用氨浸提法可回收98%的Ni.但Ni作催機(jī)理及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究進(jìn)展,并分析總結(jié)了煤結(jié)化劑代價(jià)太高,且在500 C~600 C時(shí)很容易因硫構(gòu)、催化劑、氣化溫度及氣氛等對(duì)煤溫和氣化反應(yīng)的中毒而失活.Tomita等[]也曾報(bào)道了500C時(shí)用鎳反應(yīng)活性和產(chǎn)物組成的影響.作為催化劑時(shí)煤氣化的反應(yīng)過(guò)程,然而鎳粒子容易1煤催化氣化燒結(jié)使催化劑鈍化失活.為了尋求活性更好的新型催化劑,Atul等[]對(duì)煤的催化氣化是在煤為固體的狀態(tài)下進(jìn)行的，.復(fù)合催化劑進(jìn)行了大量研究.Atul等的研究結(jié)果顯催化劑與煤的粉粒按照- -定比例均勻地混合在一示 ,復(fù)合催化劑的催化活性明顯高于單組分催化劑，+國(guó)家重大基礎(chǔ)研究發(fā)展i計(jì)劃項(xiàng)月(2003CB214500).1)碩士生12)副教授,西安交通大學(xué)化工系,710049西安收稿日期:2007-11-30;修回8期:2008-01-2384煤炭轉(zhuǎn)化2008年具體為:三元>二元>單組分.在三元復(fù)合催化劑方法考察了浸漬Fe(NO3)3后焦樣的表面脫附性質(zhì),中，39%Li2CO3-38. 5%Na2CO3-22. 5%Rb2CO,和證明了在含鐵的催化反應(yīng)中存在氧交換過(guò)程:43. 5%Li2CO3-31. 5%Na2COs-25%K2COs的催化活Fe,Om +CO2一+Fe,Om+1+CO性最好;而二元催化劑中29%Rb2CO3-71%K2CO,Fe20m+1+C- +Fe,O. +CO為最佳. Atul的研究表明,對(duì)于煤的水蒸氣氣化,三復(fù)合催化劑比構(gòu)成它的任意組分的催化活性要元復(fù)合催化劑(43.5%Li2CO3-31. 5%Na2CO3-25%高,且具有一定抗毒性. McKee等13.14]研究結(jié)果表K2CO3)的活化能僅98 kJ/mol,遠(yuǎn)低于二元復(fù)合催明，雙組分催化劑的活性比混合物中的活性最大的化劑的201 kJ/mol和單組分K2CO3的170 kJ/mol,組分的活性大約高3倍~5倍;而三組分體系的低共筆者認(rèn)為,其原因是三元復(fù)合催化劑熔點(diǎn)低,在氣化熔物的催化活性甚至比K2CO3大10倍.復(fù)合催化劑溫度下為液態(tài),更容易擴(kuò)散于反應(yīng)體系中,活性點(diǎn)更之所以有比較高的催化活性,Huttinger等15認(rèn)為多,因此其催化活性更好.混合催化劑要比純組分催化劑氣化溫度低:并把這上述催化劑雖然表現(xiàn)出很好的催化活性,但總種現(xiàn)象歸因于離子交換反應(yīng).文獻(xiàn)[16]認(rèn)為其催化的來(lái)說(shuō)都比較昂貴,且其回收和再利用比較麻煩.近機(jī)理是達(dá)到氣化溫度時(shí),復(fù)合催化劑變成熔融鹽,離來(lái)不少學(xué)者積極進(jìn)行更廉價(jià)甚至可棄催化劑的研子活動(dòng)增強(qiáng),各離子相互交叉作用,產(chǎn)生諸多新生物究.洪詩(shī)捷等[0]嘗試用工業(yè)廢液堿進(jìn)行福建無(wú)煙煤種,使協(xié)同作用成為可能,促進(jìn)了煤的氣化反應(yīng)的進(jìn)水蒸氣催化氣化,結(jié)果表明,廢液堿具有很強(qiáng)的催化行.如對(duì)于活性好的KCI+MgSO,混合物催化劑的活性，在添加3%~12%廢液堿的情況下,碳轉(zhuǎn)化率催化機(jī)理解釋為:可比無(wú)催化劑時(shí)增加2.55倍~3.93倍,明顯大于以離子交換2KCl+MgSO2 一K2S0, + MgCl2Na2CO,為催化劑的碳轉(zhuǎn)化率;此外,Ohtsuka等6[2.6]水解作用2KCI + MgSO,+H20= =K2SO,+均報(bào)道了用石灰石進(jìn)行煤水蒸氣氣化的研究結(jié)果，Mg0+ 2HCl如Ohtsuka發(fā)現(xiàn)CaCO%在700 C對(duì)幾乎所有煤種均還原反應(yīng)2KCl+MgS0,+2C ==K2S+有催化作用,特別是對(duì)低等級(jí)煤的催化活性最高,可MgCl2+2CO2使其反應(yīng)活性提高40倍~60倍;Brown等°嘗試使KzS+H20= =KHS+ KOH用快速裂解柳枝稷所得的生物灰(主要含鉀鹽)作催KHS+H20--KOH+H2S化劑,在TGA上對(duì)伊利諾斯州6號(hào)煤的催化氣化過(guò)K2SO, +4H2 - =K2S+ 4H20程進(jìn)行研究,結(jié)果表明,在895 C下,煤與生物灰之由于氣化反應(yīng)不斷發(fā)生,水解與還原反應(yīng)將導(dǎo)比為1:9時(shí),可使煤的氣化率提高8倍左右,表現(xiàn)出致產(chǎn)生K2SO,-K2S和K2SO,-KOH及KCl-MgCl2的良好的應(yīng)用前景,生物質(zhì)可作為未來(lái)廉價(jià)煤氣化催低共熔體,從而提高了KCI活性.化劑的來(lái)源.1.3催化氣化動(dòng)力學(xué)1.2煤催化氣化的機(jī)理煤的氣化動(dòng)力學(xué)是煤氣化技術(shù)研究開發(fā)和模型目前，堿金屬和堿土金屬催化作用機(jī)理有氧交化的基礎(chǔ),對(duì)實(shí)現(xiàn)煤的高效利用具有重要指導(dǎo)意換機(jī)理、電子交換機(jī)理和離子交換機(jī)理等,其中比較義[17]煤催化氣化反應(yīng)實(shí)質(zhì)是一種多相催化反應(yīng)，公認(rèn)的是氧交換機(jī)理.0氧交換機(jī)理認(rèn)為,金屬催化反應(yīng)過(guò)程中涉及到催化效應(yīng)、固體反應(yīng)物孔結(jié)構(gòu)變劑可能形成金屬氧化物的中間體,該中間體作為氧化及擴(kuò)散效應(yīng)等諸多影響因素,大大增加了模型建轉(zhuǎn)移的載體使氧從氣相轉(zhuǎn)移到固相,再由固相轉(zhuǎn)移立的難度,以致于該領(lǐng)域的研究還很不成熟.目前見(jiàn)到氣相.如文獻(xiàn)[9,10]報(bào)道了K2CO,催化煤的水蒸諸文獻(xiàn)報(bào)道的催化氣化動(dòng)力學(xué)模型,多是在借鑒典氣氣化反應(yīng)機(jī)理:型煤氣化動(dòng)力學(xué)模型研究結(jié)果的基礎(chǔ)上,考慮催化K2CO3+2C-→2K +3CO劑的催化效應(yīng)或(及)孔結(jié)構(gòu)變化效應(yīng)，如Struis2K+2rC- +2C,K等1]在Bhatia的隨機(jī)孔模型基礎(chǔ)上,引入催化效應(yīng)2C,K +2H2O一→2rC+ 2KOH+H2及附加結(jié)構(gòu)效應(yīng)(坍塌效應(yīng))對(duì)孔結(jié)構(gòu)的影響,建立2KOH+CO- +K2CO,+H2了擴(kuò)展隨機(jī)孔模型;文獻(xiàn)[18]以非催化氣化縮核反對(duì)于過(guò)渡金屬催化劑,用于解釋這類催化劑的應(yīng)模型為基礎(chǔ),引人催化有效因子函數(shù)來(lái)表征催化機(jī)理多是氧傳遞機(jī)理. [1.1如Suzuki等[使用TPD劑對(duì)反應(yīng)的作用,建立了修正縮核反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型. .第2期郝西維等煤溫和氣化技術(shù)研究進(jìn)展85文獻(xiàn)[19]以廣泛應(yīng)用于煤焦氣化動(dòng)力學(xué)研究的隨機(jī)有關(guān),同時(shí)還與煤焦中含氧官能團(tuán).無(wú)機(jī)化合物的含孔模型(RPM)為基礎(chǔ),通過(guò)引入催化作用因子,探量有關(guān);另外,煤樣的氧化程度也會(huì)影響煤焦的反應(yīng)討了孔結(jié)構(gòu)變化和催化效應(yīng)的疊加結(jié)果對(duì)催化氣化性. Alvarez[29]對(duì)三種煙煤進(jìn)行氧化處理后,用熱重反應(yīng)速率的影響,建立了適用于煤焦催化氣化的修法對(duì)其氣化過(guò)程進(jìn)行考察,結(jié)果表明,氧化過(guò)程可以正隨機(jī)孔模型.林榮英等[0.2]對(duì)煤的CO,和水蒸氣明顯提高煤焦的氣化反應(yīng)性,氧化溫度越高,時(shí)間越催化氣化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究,對(duì)煤的水蒸氣催長(zhǎng),越有利于提高氣化反應(yīng)性.他認(rèn)為這是由于氧化化氣化過(guò)程采用縮核模型和修正體積模型.CO2催過(guò)程使其具有了更多的可被接近的比表面,提高了化氣化過(guò)程采用縮核模型進(jìn)行了擬合關(guān)聯(lián),得出四反應(yīng)比表面比例的緣故.種不同煤種的水蒸氣和CO2催化氣化反應(yīng)的反應(yīng)速煤質(zhì)對(duì)煤焦反應(yīng)性的影響是復(fù)雜的.[0]一方率常數(shù)、活化能和指前因子,模擬結(jié)果表明,煤在水.面,隨著煤變質(zhì)程度的提高,煤內(nèi)部碳基質(zhì)有序度增蒸氣催化氣化反應(yīng)中存在著動(dòng)力學(xué)補(bǔ)償效應(yīng);另外，加,碳微晶尺寸增大，煤焦表面的活性位數(shù)減少,所與不加催化劑的結(jié)果相比,采用Na2CO3作為催化劑以煤焦的反應(yīng)性下降;另一方面,隨著煤變質(zhì)程度提具有更小的活化能和指前因子,且溫度較低時(shí)催化高，與煤焦的反應(yīng)性有密切關(guān)系的煤的比表面積、孔效果更明顯.隙率和孔結(jié)構(gòu)變化出現(xiàn)了兩頭高、中間低的凹形分暫態(tài)條件下,體系從一個(gè)平衡態(tài)過(guò)渡到另一- 平布,這使煤焦反應(yīng)性隨煤階變化的規(guī)律更加復(fù)雜.衡態(tài)是一個(gè)非穩(wěn)態(tài)過(guò)程,通過(guò)加人擾動(dòng)信息，能夠獲2.2催化劑對(duì)氣化 溫度的影響得更多的動(dòng)力學(xué)參數(shù)和歷程信息,這對(duì)動(dòng)力學(xué)研究是很有價(jià)值,可以由較少的實(shí)驗(yàn)獲得較多的動(dòng)力學(xué)目前對(duì)于氣化溫度低于800C的煤氣化過(guò)程討參數(shù)和反應(yīng)歷程信息.文獻(xiàn)[22]利用暫態(tài)技術(shù)的思論比較多,結(jié)果表明,除了低等級(jí)煤氣化速率較快:想推導(dǎo)了煤催化氣化反應(yīng)過(guò)程,針對(duì)此反應(yīng)過(guò)程建外,大多數(shù)煤的氣化速率很慢.但通過(guò)添加催化劑的立了煤催化氣化的暫態(tài)動(dòng)力學(xué)方程,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)所方法,可以極大地加快煤焦的氣化速率,降低氣化溫得數(shù)據(jù)對(duì)各步動(dòng)力學(xué)表觀反應(yīng)速率常數(shù)進(jìn)行了求度,同時(shí)不斷改進(jìn)催化劑的性能以及催化劑與煤粒解;另外,文獻(xiàn)[23]從催化作用機(jī)理分析入手,以煤的接觸方式，可以使氣化溫度降低更多. (1-3]1催化劑焦CO2催化氣化為研究對(duì)象,建立了描述氣化反應(yīng)的加入改變了煤氣化反應(yīng)的歷程,降低了反應(yīng)的活速率與轉(zhuǎn)化率關(guān)系的機(jī)理型動(dòng)力學(xué)模型一活性位化能,加強(qiáng)了氣化效果.催化劑對(duì)煤表面的侵蝕開槽擴(kuò)展模型,并對(duì)其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.結(jié)果表明,活性.作用不僅使得煤表面的反應(yīng)順利進(jìn)行,同時(shí)這種作位擴(kuò)展模型很好地體現(xiàn)了煤焦催化氣化的動(dòng)力學(xué)規(guī)用還可以打開高溫下可能封閉的孔隙,使之加入氣律，即催化劑的舔加,有效地增大了反應(yīng)界面處的活化反應(yīng),從而增大了煤表面氣化反應(yīng)面積.性部位和活性表面積,使氣化反應(yīng)在更溫和的條件改進(jìn)催化劑的性能可以提高氣化反應(yīng)的效果，Miyazki538]提 出將堿金屬鹽負(fù)載在LaosSro.2Cra.s下快速進(jìn)行.Mno.4s Pto.o5 O3 (LSCMP)上，可使Taiheiyo 和2煤溫和氣化反應(yīng)的影響因素Newlands兩種煤焦在450 C發(fā)生氣化反應(yīng).與K2SO,單獨(dú)催化煤氣化反應(yīng)的氣化活性相比，K2SO,負(fù)載在LSCMP上的催化活性更高.因?yàn)?.1煤結(jié)構(gòu)對(duì)煤 氣化反應(yīng)性的影響K2SO,本身催化活性很低,只有以離子交換態(tài)存在一般來(lái)說(shuō),煤焦氣化反應(yīng)的反應(yīng)性隨煤化度的于煤焦表面時(shí),才具有很高的催化活性,而當(dāng)KzSO,升高而降低.[+-2]不同煤焦與氣化劑的氣化反應(yīng)性負(fù)載在LSCMP上時(shí)，氣化反應(yīng)發(fā)生之前,K2SO,就的研究表明,氣化反應(yīng)的順序?yàn)?褐煤>煙煤及煙煤已經(jīng)活化,從而使反應(yīng)速率加快.該催化反應(yīng)的機(jī)理焦>半焦.瀝青焦.謝克昌[27]對(duì)多種煤樣的研究表是達(dá)到氣化溫度時(shí),催化劑變成熔融鹽,離子活動(dòng)增明,無(wú)論是CO。還是水蒸氣氣化反應(yīng),煤的變質(zhì)程度強(qiáng),各離子相互交叉作用,產(chǎn)生諸多新生物種,使協(xié)越高,反應(yīng)性越差.但Takarada等([]對(duì)從泥煤到無(wú)同作用變成可能,促進(jìn)了煤氣化反應(yīng)的進(jìn)行.煙煤的34種不同煤種的氣化反應(yīng)進(jìn)行分析后,認(rèn)為煤與Fe/Ni的無(wú)機(jī)鹽在一定pH 條件下,經(jīng)特殊低煤化程度的煤種的氣化反應(yīng)性不--定總是高于高處理相互交聯(lián)成鍵，使煤焦的晶格發(fā)生扭曲,拉長(zhǎng)了煤化程度的煤種.他認(rèn)為煤焦的反應(yīng)性不僅與煤階相鄰C- -C鍵的間距,削弱了其化學(xué)鍵的強(qiáng)度,使得36煤炭轉(zhuǎn)化2008年氣化反應(yīng)變得比較容易;另外,在氣化過(guò)程中,碳與本身適用條件的限制,卻很難有實(shí)際應(yīng)用Sharma氧相互作用形成碳氧復(fù)合物,而煤樣上負(fù)載的無(wú)機(jī)等39]為了研究溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響，分別對(duì)775 C,鹽離子作為CO/H2等形成的媒介,促進(jìn)了氣化反應(yīng)750 C,700 C和650 C下的氣化過(guò)程進(jìn)行了考察.的進(jìn)行.Domazeti等37.38)對(duì)煤樣和催化劑的處理過(guò)結(jié)果表明,氣化速率隨者溫度的降低而減慢,650C程作了如下解釋:經(jīng)過(guò)酸處理過(guò)的煤樣加入到無(wú)機(jī)時(shí)，即使有催化劑存在，反應(yīng)速率仍然很慢,所以他鹽溶液中,煤與溶液中的鹽離子發(fā)生離子交換,導(dǎo)致們認(rèn)為溫度低于700C的氣化速率已不適合實(shí)際應(yīng)無(wú)機(jī)化合物在溶液中的分布狀態(tài)發(fā)生變化,從而使用.雖然Ohtsuka等([:3曾報(bào)道了氣化溫度為500 C水相中釋放出大量質(zhì)子;而金屬鹽離子與水分子結(jié).左右時(shí),用鎳作為催化劑時(shí)煤氣化的反應(yīng)過(guò)程,但同合形成更大的正電荷(如Fe離子與水分子結(jié)合形成時(shí)也得出該過(guò)程中鎳粒子容易燒結(jié)而使催化劑鈍化Fe(H2O)+ ), [Fe(H(O);+ ]再與煤結(jié)合形成Coal失活.(COO- )---Fe(H2O)+的交聯(lián)化合物.因?yàn)榻饘偎?.4氣化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響合離子較大,[Fe(H2O)+ ]遷移到煤分子矩陣時(shí)會(huì)受到空間約束作用,所以在混合液中存在如下平衡:對(duì)于同一煤焦，在相同的反應(yīng)條件下,其水蒸氣Coal(COOH),+Fe(H2O)+ +H2O...氣化反應(yīng)速率比其與CO2氣化反應(yīng)速率要快-些，[Coal(COO- )---Fe(H2O)+ ]3HO +這與兩反應(yīng)過(guò)程的活化能有關(guān).要達(dá)到相同的碳轉(zhuǎn)Domazeti對(duì)處理過(guò)的煤樣進(jìn)行氣化反應(yīng)研究，化率,煤的CO2反應(yīng)要比其與水蒸氣氣化反應(yīng)多吸空氣作為氣化劑時(shí),在150 C~200 C就有CO氣體收43 kJ/mol的熱量;另外,若化學(xué)反應(yīng)為控制步;產(chǎn)生,而以水蒸氣作為氣化劑在250 C~450 C產(chǎn).驟,煤與水蒸氣氣化反應(yīng)的表面積大于其與CO2氣生CO2,CO和CH,等氣體.為了確定逸出氣體為煤化反應(yīng)的表面積.因此，在相同的反應(yīng)條件下,煤的:氣化所得,實(shí)驗(yàn)起始階段,采用氮?dú)庾鳛榉諊鷼?在水蒸氣氣化反應(yīng)速率要比煤的CO2氣化反應(yīng)速率150 C~350 C溫度范圍內(nèi)反應(yīng)- .段時(shí)間后,將氮快，這一結(jié)論已被眾多研究學(xué)者證實(shí). [0.2421氣轉(zhuǎn)換成空氣或O2/N2混合物.此過(guò)程中,氮?dú)鈿夥彰簹饣磻?yīng)研究過(guò)程中,所用的氣化劑大多是下產(chǎn)生的氣體為裂解氣,而在空氣或O2/N2混合氣純組分氣化劑或者是某一氣化劑與惰性氣體的混合氛下產(chǎn)生的氣體為煤氣化所得.氣(惰性組分起稀釋劑的作用).因?yàn)楫?dāng)溫度足夠低時(shí)，化學(xué)反應(yīng)為速率控制步驟，以純組分作為氣化2.3氣化溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響劑,減少了難以測(cè)量的因素干擾,這樣得到的數(shù)據(jù)為溫度是影響煤焦反應(yīng)活性的主要因素,降低反本征反應(yīng)數(shù)據(jù),有利于對(duì)所感興趣的反應(yīng)進(jìn)行細(xì)致應(yīng)溫度,減小了煤中碳原子的能量,使構(gòu)成煤的芳香的分析,但這些數(shù)據(jù)都有一定的適用條件,難以反映環(huán)中的碳鍵斷裂變得困難.同時(shí)煤焦與COz和水蒸真實(shí)的氣化過(guò)程.目前關(guān)于混合氣化劑氣化反應(yīng)的氣的反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)，降低溫度不利于氣化反應(yīng)文獻(xiàn)報(bào)道還較少. [45-50)Muhlen等[8]研究了高壓下的進(jìn)行;另外,對(duì)于煤催化氣化來(lái)說(shuō),催化劑的活性煤焦的混合氣共氣化反應(yīng)(氣氛為CO2,水蒸氣以及可能在一定溫度后就達(dá)到最大,但是由于煤的結(jié)構(gòu)產(chǎn)物中的H2和CO),認(rèn)為共氣化反應(yīng)速率是單組分緊密，溫度較低時(shí)催化劑作用于煤的能力還不足以氣化劑氣化速率 的加和,忽略了H2和CO的存在對(duì)跨過(guò)反應(yīng)中間能壘,所以不得不繼續(xù)提高溫度,以使整個(gè)反應(yīng)的影響.Liu等[19]的動(dòng)力學(xué)模型中也作了反應(yīng)易于進(jìn)行.同樣的假設(shè).相同的煤焦隨著氣化反應(yīng)溫度的增加，碳轉(zhuǎn)化.Roberts等[541]對(duì)上述假設(shè)提出了疑問(wèn),并對(duì)率明顯增加,煤焦完成氣化反應(yīng)的時(shí)間縮短，即溫度煤與CO2水蒸氣共氣化反應(yīng)進(jìn)行了具體的研究.他越高,煤焦的反應(yīng)活性越好;反之亦然,溫度越低,氣.認(rèn)為反應(yīng)速率并非是煤與CO2和水蒸氣反應(yīng)速率的化反應(yīng)的活性越差.煤氣化速率隨著氣化溫度的降簡(jiǎn)單加和,兩者之間存在競(jìng)爭(zhēng)氣化,煤的CO;氣化反低而降低,650 C時(shí),這種效應(yīng)更加明顯,此時(shí)的氣應(yīng)對(duì)煤的水蒸氣氣化反應(yīng)存在抑制作用,使得煤與化速率已經(jīng)變得很慢. [381]雖然添加了催化劑(如CO2和水蒸氣共氣化反應(yīng)的速率介于它與CO2氣化K2CO,)可以提高氣化速率,但在650 C時(shí),使用催反應(yīng)和水蒸氣氣化反應(yīng)之間.他指出在氣化過(guò)程中，化劑對(duì)氣化速率的提高沒(méi)有顯蓍的影響.即使某些兩個(gè)反應(yīng)相互競(jìng)爭(zhēng)活性表面,煤與CO2的反應(yīng)使得.催化劑可以實(shí)現(xiàn)煤的較低溫度氣化,但受到催化劑有用的活性表面減少,從而使煤與水蒸氣反應(yīng)的速第2期郝西維等煤溫和氣化技術(shù)研究進(jìn)展87率降低.為催化劑,氣化溫度775 C ,考察蒸汽壓力對(duì)H/CO比率的影響,當(dāng)壓力從50.6 kPa降低到5. 06 kPa2.5溫度和壓力對(duì)產(chǎn) 物分布的影響時(shí),H2/CO比率從9. 5降低到1.9.煤催化氣化反應(yīng)產(chǎn)物中煤氣和焦油的產(chǎn)率以及3結(jié)束語(yǔ)煤氣中組分的分布都強(qiáng)烈的依賴于反應(yīng)器的溫度、催化劑的特性、原料氣中蒸汽量和氣化時(shí)間.(1-56]-煤溫和氣化反應(yīng)受到眾多條件的影響,原煤煤般來(lái)說(shuō),高的反應(yīng)溫度有利于提高產(chǎn)物質(zhì)量,半焦的化程度不同氣化反應(yīng)性不同;同-煤 種,催化劑的性揮發(fā)分降低,氧和硫含量降低,而且鎳基催化劑的使能和催化劑與煤粒接觸方式不同，氣化反應(yīng)性不同;用可以加強(qiáng)這種趨勢(shì).但當(dāng)氣化溫度高于某一溫度煤結(jié)構(gòu)、氣化溫度及氣氛等對(duì)溫和氣化過(guò)程都有重時(shí),這種趨勢(shì)會(huì)減小Moghtaderi[52)考察了含碳物要的影響;另外,溫度和壓力對(duì)產(chǎn)物組成也有顯著影質(zhì)的催化蒸汽氣化過(guò)程,得到較適宜的低溫氣化制響.因此,將物理化學(xué)結(jié)構(gòu)、煤化度不同的煤,在不同氫條件為:氣化溫度為700 C,氣化時(shí)間20 min,原條件下加以氣化，尋求最佳的氣化條件,對(duì)縮短工藝料氣中蒸汽含量為90%,鎳基催化劑中氧化鎳的含流程,減少設(shè)備投資,降低成本有重要作用.目前,對(duì)量為50%(mol).當(dāng)溫度低于700 C時(shí),整個(gè)氣化反于煤溫和氣化過(guò)程,許多學(xué)者進(jìn)行了卓有成效的研應(yīng)有利于甲烷的生成,隨著溫度的升高,甲烷產(chǎn)率降究,但也存在明顯的不足.由于煤焦中硫的存在,催低,而氫氣產(chǎn)率增加.在700 C附近,氫氣產(chǎn)率迅速化劑容易中毒失活,氣化過(guò)程操作復(fù)雜,氣化條件苛增加,甲烷產(chǎn)率迅速減小,之后趨于平緩,若從低溫刻,氣化速率緩慢;此外,對(duì)于煤中固有礦物質(zhì)及煤氣化的觀點(diǎn)考慮,此條件較為適宜.吳學(xué)成[5]和李與催化劑的接觸方式對(duì)氣化反應(yīng)的影響,以及混合政55]對(duì)煤氣化過(guò)程進(jìn)行了模擬分析,結(jié)果表明:隨氣化劑共氣化過(guò)程,僅有少數(shù)學(xué)者進(jìn)行了初步研究.著溫度的降低,煤氣組成中CO和H2O體積分?jǐn)?shù)降因此,筆者認(rèn)為在煤的溫和氣化急需加強(qiáng)以下幾個(gè)低,CO2和H2體積分?jǐn)?shù)上升,而CH,體積分?jǐn)?shù)上升，方面的研究:主要是因?yàn)樗簹庾儞Q反應(yīng)為放熱反應(yīng),當(dāng)溫度降1)開發(fā)新型高效穩(wěn)定適于較低溫度下氣化的低時(shí),平衡向正方向進(jìn)行,而甲烷蒸氣重整反應(yīng)在溫催化劑,在保證氣化速率的同時(shí)可以進(jìn)一步降低氣度降低時(shí)將向反方向進(jìn)行,從而導(dǎo)致CH,體積分?jǐn)?shù)化溫度.上升.2)對(duì)于已有的低溫氣化過(guò)程，深人研究其氣化過(guò)壓力對(duì)煤氣組成也有很大影響. [649]壓力改變程的機(jī)理,提高氣化過(guò)程的效率,尋找最佳氣化條件.可使顆粒內(nèi)外氣體濃度發(fā)生變化，提高反應(yīng)組分的3)研究開發(fā)新的具有較強(qiáng)實(shí)用性的低溫氣化分壓和降低生成組分的分壓有利于氣化反應(yīng)的進(jìn)過(guò)程.行.壓力提高系統(tǒng)溫度降低將導(dǎo)致水煤氣反應(yīng)平衡深人研究煤的溫和氣化過(guò)程,開發(fā)出與碳一合點(diǎn)右移和甲烷蒸氣反應(yīng)平衡點(diǎn)左移,產(chǎn)物中CO和成過(guò)程相適應(yīng)的氣化技術(shù),為新型煤氣化和碳一合H2O體積分?jǐn)?shù)降低,CO,,H2和CH,體積分?jǐn)?shù)有所成反應(yīng)耦合工藝過(guò)程的開發(fā)提供基礎(chǔ),對(duì)縮短煤氣上升.Sharma等([9]考察了煤低溫催化氣化過(guò)程中化到碳一合成工藝流程和提高工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性具蒸汽壓力對(duì)煤氣氣組成的影響.實(shí)驗(yàn)采用K2COs作有重要意義.參考文獻(xiàn)[1] Yeboah Y D.Xu Y .Sheth A. Catalytic Gasification of Coal Using Eutecie Salts Identification of Eutectics[J]. Carbon,2003,41(2):203-214.[2] Ohtsuka Y.Asami K. Highly Active Catalysts from Inexpensive Raw Materials for Coal Gasificatio[J]. Catalysis Today,1997.39.111-125.[3] Tomita A, Watanabe Y,Takarada T et al. Nickel-catalyzed Gasification of Brown Coal in a Fluidized Bed Reactor at Atmos-pheric Pressure[J]. Fuel,1985 ,64.795 800.[4] Atul s, Yaw D Y.Anuradha G. 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