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第 34卷 第 3期 煤 炭 转 化 Vo1．34 NO．3 2011年 7月 C0AL CONVERS10N Ju1．201l 加压下煤焦与水蒸气的催化气化动力学研究 康守国u 李金来 郑 岩。 朱学艳。’ 毕继诚 摘 要 以KCO。为催化剂 ，利用 自行设计的加压 固定床反应器进行 了神木煤焦一水蒸气催 化气化反应动力学研究，并采用 级速率方程和 Langmuir—Hinshelwood速率方程考察了水蒸气 分压的影响．系统压力为 3．5MPa．．气化反应温度分别为 600。C，650℃和 700℃，其 中600℃下水蒸 气分压分别为 1．24MPa，1．83MPa和 2．88MPa；650℃和 700。C下的水蒸气分压分别为 1．24MPa， 1．83MPa和 2．34MPa．研究发现，随气化温度的提高和水蒸气分压的增加 ，煤焦的水蒸气气化反应 活性明显提高．采用 级速率方程得到煤焦与水蒸气的反应级数为0．732，活化能为 102．63kJ／otol； 采用 L—H方程得到活化能为 109．23kJ／mol，其速率方程可以更精确地描述反应气体压力对气化 反应 的影响 ． 关键词 煤焦，催化气化 ，加压，动力学 中图分类号 TQ541 0 引 言 和 2520不锈钢反应管组成 ，不锈钢管的长度和内径 分别为 900mm和20mm，采用三段电加热 ，反应系 煤气化是实现煤炭洁净和高效利用 的主要方 统流程见第 32页图1．超纯水和氮气分别 由双柱塞 法 ，是发展现代煤化工 的关键技术之 一．但当前的 微量泵和质量流量计定量控制输入反应系统．水首 气化技术存在反应温度高、生成气净化困难、能耗大 先在预热器 内气化生成水蒸气，与载气 N 混合后 和设备要求高等问题，由此直接促使 了煤催化气化 进人加热器升温至 450℃，以保证水蒸气 的温度和 的研究．[1添加催化剂可 以降低反应温度 ，提高反 流量均匀稳定．水蒸气及少量焦油经过气液分离器 应速率和改善煤气组分．国内外学者对煤催化气化 冷凝 ，气体产物通过湿式气体流量计后收集，由岛津 进行了广泛的研究，其 中包括基础理论的研究和催 GC一2014气相色谱仪分析气化产物组成． 化气化新工艺 的开发．r2。但 由于实验 的复杂性 ，煤 1．2 焦样制备 焦一水蒸气的催化气化研究要 比煤焦一二二氧化碳的研 实验采用神木煤 ，其工业分析和元素分析见表 究少很多，并且大多是在常压下进行[5]，煤水蒸气 i。采用浸渍法将 1O (质量分数)碳酸钾催化剂负 催化气化通过改变反应温度、压力及催化剂可以调 载到原煤 中，105℃干燥 15h，在常压氮气气氛下， 整气体产物组成 ，而水蒸气催化气化的动力学研究 于 700℃热解 90rain后制得焦样．利用红外碳氢分 可以为气化炉的设计、模拟和工业放大过程提供重 析仪检测