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1、第33卷第4期煤炭轉(zhuǎn)化Vo1．33No．42010年1O月C0ALC0NVERS10N0ct．2O1O催化氣化工業(yè)化進程展望張濟宇”陳彥林駒。摘要評述了分別以生產(chǎn)合成天然氣甲烷(美國Exxson加壓流化床)、中熱值煤氣(加拿大UBC加壓噴動流化床和韓國KAIST常壓導(dǎo)流管內(nèi)循環(huán)流化床)、工業(yè)燃料氣(中國福州大學(xué)常壓“氣化一煅燒”集成流化床)為目標(biāo)的四種不同類型催化氣化PDU實驗結(jié)果及工藝過程的對比，指出應(yīng)盡快建立燃煤自供熱的流化床催化氣化PDU裝置，為實際工程放大設(shè)計提供有效信息．鑒于工業(yè)燃料氣和合成氣的廣闊市場需求，優(yōu)先開展“催化氣化一灰渣煅燒”
2、CGAC集成工藝專利技術(shù)研發(fā)，可望推進催化氣化的實際工業(yè)化進程．關(guān)鍵詞催化氣化，半工業(yè)化中試工藝，PDU實驗，流化床中圖分類號TQ5460引言1．1美國Exxon催化氣化加壓流化床制取合成天煤氣化是實現(xiàn)煤炭潔凈和高效利用的主要方然氣甲烷工藝法，是發(fā)展現(xiàn)代煤化工最重要和最廣泛的關(guān)鍵技術(shù)1979年，美國埃克森研究和工程公司在德克薩之～．煤的催化氣化是一種降低反應(yīng)溫度、提高反應(yīng)斯貝城建成了處理量1t／d(41．67kg／h)的水蒸氣速率、改善煤氣成分的先進氣化方法，自1867年首催化氣化制取甲烷工藝(ECCG)的中試(PDU)裝次出現(xiàn)英國催化氣化專利報道
3、以來，歷經(jīng)一個多世置l】～，這一ECCG工藝基本由四部分組成(見第紀，有關(guān)堿、堿土、過渡或稀有金屬等鹽類或礦物質(zhì)91頁圖1)：1)煤料預(yù)加工；2)流化床氣化；3)催化及工業(yè)廢料等催化劑作用口及催化氣化機劑補充和回收；4)產(chǎn)品分離和熱回收．理l】“]、催化氣化動力學(xué)n。胡及工藝條件等。實氣化爐直徑0．25m，高25m，正常操作期間床驗室階段的基礎(chǔ)信息已有大量報道，而就有關(guān)催化高15m～17m；煤粒直徑d。一1mm～2mm氣化工藝過程的實踐及半工業(yè)化中試研發(fā)的報道，(<2．4mm)；該裝置采用Illinois6煙煤(高揮發(fā)分基本上仍停留在采用外部加熱爐
4、供熱或氣化爐外電===36．9，低灰Ad一9．97，熱值Qd一28．59加熱來滿足氣化所需的吸熱方式階段，規(guī)模不大，結(jié)MJ／kg)和美國西部Wyodak次煙煤(西部Rose—果有限。，加上催化劑的高成本與難回收和含堿bud—Mckay次煙煤：高揮發(fā)分V一32．6，低灰灰渣的二次污染等因素導(dǎo)致催化氣化至今未能進入A一8．3，熱值Q===20．38MJ／kg)，在添加實際工業(yè)化的階段．[2a-zs]KOH+KCO?；旌洗呋瘎┝?(質(zhì)量分數(shù))，1催化氣化半工業(yè)化中試工藝過程的700℃，3．5MPa(表壓)，煤／水蒸氣(重量比)一1／1_2，及流化床床層氣
5、速U一0．3m／s條件下進行操實踐作(在高于最大煤粒直徑2mm的最小流化速度條催化氣化工藝過程的實踐及半工業(yè)化中試裝置件下操作)，在1981年期間運轉(zhuǎn)23d，得到水蒸氣轉(zhuǎn)的研發(fā)決定著該過程能否根據(jù)已有實驗室小試結(jié)果化率35，碳轉(zhuǎn)化率85％～90％，產(chǎn)品氣中CH濃取得進一步工業(yè)化放大成功的關(guān)鍵．從已有的報道度20～25，CH產(chǎn)量為509．7in。CH／t煤中，催化氣化半工業(yè)化中試裝置以生產(chǎn)不同產(chǎn)品為(15000ft。CH4／t煤)的結(jié)果．目的選用了不同的流化床條件及反應(yīng)器模式，因此ECCG過程中由于鉀鹽的強烈催化作用，在低顯示出不同流程的特色．溫下可
6、同時催化下述三個反應(yīng)：*國家自然科學(xué)基金資助項目(20376014)和福建省科技廳重點項目(HG99—01)．1)教授、博士生導(dǎo)師；2)博士生、副教授；3)博士、副教授，福州大學(xué)化學(xué)工程技術(shù)研究所，350002福州收稿日期：2O1O—O1—04；修回日期：2010-06—01第4期張濟宇等催化氣化工業(yè)化進程展望圖1ECCG工藝流程Fig．1ECCGtechnologyprocess氣化反應(yīng)：甲烷工藝至今仍停滯在PDU中試階段．2c+2HzO——2cO+2Hz+267·52kJ／m1．2加拿大uBc催化氣化加壓噴動床制取中熱值(1)煤氣工藝CO變，換
7、。反一應(yīng)：。’一CO+Ho—C0+H一33．44kJ／tool(2)1991年，加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)報道了處甲烷化反應(yīng)：理量2kg／h~5kg／h的水蒸氣催化氣化制取中熱CO+3H：一CH+HO一225．72kJ／mol值城市煤氣的加壓噴動床PDU裝置的實驗結(jié)(3)果．¨1該噴動床催化氣化工藝也由煤料預(yù)加工、水總反應(yīng)：蒸氣過熱、流化床氣化及煤氣冷卻與分析四部分組2C+2HO—CH+CO+8．36kJ／mol(4)成(見第92頁圖2)．這三個反應(yīng)加在一起的總反應(yīng)過程在熱量上幾與前述ECCG過程明顯不同的是：1)不進行產(chǎn)乎是熱中性的，氣化器中只需解
8、決少量的熱(8．36品煤氣的再循環(huán)和催化劑的再回收；2)水蒸氣在一kJ／mo1)補給來預(yù)熱原料煤及彌補熱損失即可．盡丙烷燃
