催化气化工业化进程展望.pdf

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1、第33卷第4期煤炭转化Vo1.33No.42010年1O月C0ALC0NVERS10N0ct.2O1O催化气化工业化进程展望张济宇”陈彦林驹。摘要评述了分别以生产合成天然气甲烷(美国Exxson加压流化床)、中热值煤气(加拿大UBC加压喷动流化床和韩国KAIST常压导流管内循环流化床)、工业燃料气(中国福州大学常压“气化一煅烧”集成流化床)为目标的四种不同类型催化气化PDU实验结果及工艺过程的对比,指出应尽快建立燃煤自供热的流化床催化气化PDU装置,为实际工程放大设计提供有效信息.鉴于工业燃料气和合成气的广阔市场需求,优先开展“催化气化一灰渣煅烧”

2、CGAC集成工艺专利技术研发,可望推进催化气化的实际工业化进程.关键词催化气化,半工业化中试工艺,PDU实验,流化床中图分类号TQ5460引言1.1美国Exxon催化气化加压流化床制取合成天煤气化是实现煤炭洁净和高效利用的主要方然气甲烷工艺法,是发展现代煤化工最重要和最广泛的关键技术1979年,美国埃克森研究和工程公司在德克萨之~.煤的催化气化是一种降低反应温度、提高反应斯贝城建成了处理量1t/d(41.67kg/h)的水蒸气速率、改善煤气成分的先进气化方法,自1867年首催化气化制取甲烷工艺(ECCG)的中试(PDU)装次出现英国催化气化专利报道

3、以来,历经一个多世置l】~,这一ECCG工艺基本由四部分组成(见第纪,有关碱、碱土、过渡或稀有金属等盐类或矿物质91页图1):1)煤料预加工;2)流化床气化;3)催化及工业废料等催化剂作用口及催化气化机剂补充和回收;4)产品分离和热回收.理l】“]、催化气化动力学n。胡及工艺条件等。实气化炉直径0.25m,高25m,正常操作期间床验室阶段的基础信息已有大量报道,而就有关催化高15m~17m;煤粒直径d。一1mm~2mm气化工艺过程的实践及半工业化中试研发的报道,(<2.4mm);该装置采用Illinois6烟煤(高挥发分基本上仍停留在采用外部加热炉

4、供热或气化炉外电===36.9,低灰Ad一9.97,热值Qd一28.59加热来满足气化所需的吸热方式阶段,规模不大,结MJ/kg)和美国西部Wyodak次烟煤(西部Rose—果有限。,加上催化剂的高成本与难回收和含碱bud—Mckay次烟煤:高挥发分V一32.6,低灰灰渣的二次污染等因素导致催化气化至今未能进入A一8.3,热值Q===20.38MJ/kg),在添加实际工业化的阶段.[2a-zs]KOH+KCO。混合催化剂量8(质量分数),1催化气化半工业化中试工艺过程的700℃,3.5MPa(表压),煤/水蒸气(重量比)一1/1_2,及流化床床层气

5、速U一0.3m/s条件下进行操实践作(在高于最大煤粒直径2mm的最小流化速度条催化气化工艺过程的实践及半工业化中试装置件下操作),在1981年期间运转23d,得到水蒸气转的研发决定着该过程能否根据已有实验室小试结果化率35,碳转化率85%~90%,产品气中CH浓取得进一步工业化放大成功的关键.从已有的报道度20~25,CH产量为509.7in。CH/t煤中,催化气化半工业化中试装置以生产不同产品为(15000ft。CH4/t煤)的结果.目的选用了不同的流化床条件及反应器模式,因此ECCG过程中由于钾盐的强烈催化作用,在低显示出不同流程的特色.温下可

6、同时催化下述三个反应:*国家自然科学基金资助项目(20376014)和福建省科技厅重点项目(HG99—01).1)教授、博士生导师;2)博士生、副教授;3)博士、副教授,福州大学化学工程技术研究所,350002福州收稿日期:2O1O—O1—04;修回日期:2010-06—01第4期张济宇等催化气化工业化进程展望图1ECCG工艺流程Fig.1ECCGtechnologyprocess气化反应:甲烷工艺至今仍停滞在PDU中试阶段.2c+2HzO——2cO+2Hz+267·52kJ/m1.2加拿大uBc催化气化加压喷动床制取中热值(1)煤气工艺CO变,换

7、。反一应:。’一CO+Ho—C0+H一33.44kJ/tool(2)1991年,加拿大不列颠哥伦比亚大学报道了处甲烷化反应:理量2kg/h~5kg/h的水蒸气催化气化制取中热CO+3H:一CH+HO一225.72kJ/mol值城市煤气的加压喷动床PDU装置的实验结(3)果.¨1该喷动床催化气化工艺也由煤料预加工、水总反应:蒸气过热、流化床气化及煤气冷却与分析四部分组2C+2HO—CH+CO+8.36kJ/mol(4)成(见第92页图2).这三个反应加在一起的总反应过程在热量上几与前述ECCG过程明显不同的是:1)不进行产乎是热中性的,气化器中只需解

8、决少量的热(8.36品煤气的再循环和催化剂的再回收;2)水蒸气在一kJ/mo1)补给来预热原料煤及弥补热损失即可.尽丙烷燃

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