大同烟煤煤焦氧化钙催化气化特性研究

摘要

煤气化技术是实现煤炭资源高效、清洁利用最主要途径之一。催化剂在煤/煤焦气化反应中的应用能够加快气化反应速率，降低气化反应温度，使反应条件变得温和。廉价且具有一定催化活性是保证煤气化催化剂工业应用的必要条件。氧化钙作为石灰石等钙基吸收剂的主要成分，其价格低廉、分布广泛的特点是其作为煤气化催化剂的潜在优势。另外，利用钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化反应吸收和控制燃煤电站二氧化碳排放具有一定的技术可行性和经济优势，如果反应后大量失活吸收剂也能够作为煤气化催化剂加以利用，无疑将为钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化反应吸收二氧化碳的工业应用解决了一大环境问题。
　　 本文搭建了煤焦固定床二氧化碳气化反应实验装置，在建立的化学反应动力学控制实验条件下，对常压下大同烟煤煤焦气化反应以及分析纯氧化钙和石灰石氧化钙催化煤焦气化反应进行了系统的实验研究。实验结果表明：去离子水浸渍添加分析纯氧化钙或新鲜石灰石氧化钙能够显著提高煤焦气化活性，不同气化温度下两种催化剂在煤焦中存在一个相同的添加饱和度为5％，且相同添加比例下，分析纯氧化钙与石灰石氧化钙催化活性基本相同；温度是影响煤焦催化气化活性最主要的因素，两种催化剂催化活性均随气化温度的升高而降低；石灰石氧化钙催化活性随循环煅烧/碳酸化反应次数的增加略有降低，但不影响其作为催化剂的使用；通过对比常用的41种动力学模型函数对实验数据回归的相关系数大小，确定了原煤煤焦气化反应和氧化钙催化煤焦气化反应最佳动力学模型分别为为均相模型和三维扩散模型，并计算了气化反应动力学参数。