碱和碱土金属对气化焦气化反应性的影响

武琳琳，朱 川

(1.煤炭科学技术研究院有限公司 煤化工分院，北京 100013;2.煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室，北京 100013)

0 引 言

煤中矿物质是煤的重要组成部分，许多学者提到煤中矿物对气化的催化作用，但并非所有矿物质对煤气化反应都有催化作用[1-2]。一般来说，煤中碱金属、碱土金属及过渡金属有催化作用，而含有SiO2和Al2O3等的矿物质与催化剂作用，使催化剂失活。Skodeas等[3]研究表明，无机矿物质对煤气化反应起重要作用，碱金属盐在C-H2O和C-CO2气化反应过程中的反应速率变化相似。Mckee等[4-5]研究了在CO2和水蒸气等不同气氛下碱金属对煤焦和石墨气化的催化作用。Franklin等[6]发现含钙矿物质可降低焦油产率，认为钙对煤中的羟基裂解具有催化作用。Longwell等[7]认为添加CaO能明显增加煤中芳香化合物的热解速率和程度。Jiang等[8]发现气化中钙的存在能抑制K的失活，表现协同影响促进气化反应。Taylor最早对煤气化催化作用进行研究，发现Na2CO3和K2CO3是煤气化反应的有效催化剂[9]。Yeboah等[10]对常见的碱和碱土金属催化剂活性排序:K2CO3>K2SO4>Na2CO3>CaSO4>CaCO3。矿物质对煤气化反应性的影响极其复杂，其活性随气化条件的变化而变化，且各矿物质之间还可能相互作用，因此要使矿物质发挥较高的催化效果，还需针对具体煤种进行大量研究。气化焦是低阶煤与部分黏结性烟煤混配热解后的具有一定强度的气化原料。由于低阶煤混配比例较高，气化焦中碱和碱土金属含量较高。因此通过添加碱金属和碱土金属进行气化反应研究，可认识气化焦中碱和碱土金属对气化反应的催化作用，也可通过外加催化剂进一步降低气化反应活化能，为实现低温温和条件下的气化催化反应提供理论基础。