【煤气化的过程及影响因素概述3400字】

[20]。Hüttinger[21]等实验证明，钾类的催化剂在水蒸汽氛围下开始形成KOH，再进一步转化成为氧化物形式的氧化活性物质，水分子在该活性位点上给出氧原子，与煤焦中的C形成C(O)并释放CO气体。容易给出氧原子的氧化物形式对气化是至关重要的，在水蒸气气氛下钾系催化剂催化效果排序：KOH＞K2CO3＞KNO3＞K2SO4＞KCl。阴离子对催化剂的活性有一定影响，铁可还原K2SO4进而发挥催化性能，也可通过离子交换的形式生成一些高性能的钾类催化剂[17]。Matsukata等[22]用盐酸溶液和去离子水对煤焦进行洗漆，并对煤焦表面钾催化剂进行分类，有一部分附着于煤焦表面的离子，还有一部分为未附着的离子。只有附着于碳表面并进行反应的钾离子才对气化反应有着催化作用，气化过程的促进与该类离子有关，附着于反应物表面的催化剂改变了产物组成[17]。1.5气化工艺的影响因素反应气氛主要指气化剂及其平衡气或煤炭挥发分。首先，反应气氛中有差异的汽化剂自身的反应活性影响褐煤的气化速率，其中，O2或空气与褐煤的氧化反应速度最高，H2O与褐煤的汽化反应速度其次，CO2与褐煤的汽化反应速度再后，H2与褐煤的汽化反应速度最慢。其次，不同气氛下褐煤半焦的微观空隙结构不同，进而导致半焦反应性和气化过程的差异，其中H2O是半焦结构变化的决定因素。同时，反应气氛对半焦的官能团变化也有联系，进而影响焦样反应性和汽化过程。另外，反应气氛也影响气化产物分布及煤气组成[23]。根据褐煤煤质的差异，褐煤温和气化的温度约在700-1200℃之间，明显低于干法或湿法气流床气化，大幅度降低对设施材质要求和设施加工难度，也升高了气化反应的安全性。与常见的气化过程一样，温度是影响褐煤温和气化过程的重要因素，从宏观上看，温度可以改变气化过程的速率控制步骤，相同条件下，热度越强，反应过程越趋于扩散决定，热度越低，反应过程越趋向化学反应决定，此时，随着热度升高，气化速度快速变大，褐煤转化度明显变大。从微观上看，温度升高，可以激活碳颗粒表面一些低活性的反应点，使其活化，同时加强位于活性状态反应点的活性，使其更加活泼，进行能力更强。从而改变气化进行的动力学基本数的活化能[24,25]。在气化过程中，压力对褐煤温和气化过程的影响仅次于温度，压力可以改变气化剂浓度（分压）和分子扩散传质速率，进而影响气化速率。关于压力与半焦CO2/H2O气化过程的关系，目前普遍认为在压力较低时影响较大，随着压力的升高，压力对气化过程的联系变弱，直至可以省略[26-29]。目前，工业化的气化过程都是连续进料/排渣的连续操作的稳定态气化过程，原料煤不断被送入气化炉内，挥发分连续地生成，“充斥”炉内的任何部位。原料煤进入炉内后，快速热解，形成半焦，可以说炉内的物料是不同“年龄”的半焦混合组成的，这些半焦被挥发分“包围”，直到被气化完全或被带出。近期的研究发现，半焦在挥发分的“包围”下，其反应性会发生变化，挥发分的组成也会发生变化，也就是说，挥发分和焦样之间存在联系制约。在固定床和流化床中，气体和固体近似逆流相遇，这种联系制约较为明显。挥发分和焦样的相互反应能够导致碱土金属的挥发，增强芳香环的缩聚反应，降低半焦的反应性。以褐煤作为汽化原料时，当前的汽化过程均略有差异的受到挥发分和焦样互作用的倒霉改变，尤其在气固近似逆流接触的固定床