煤焦加压化学链气化反应特性和机理

谭晓莉，安梅，郭欣桐，郭庆杰，匡建平

（宁夏大学省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室，宁夏银川750021）

我国煤炭资源丰富，煤气化是煤炭转化的主要方法。化学链气化（CLG）是一种将煤转化为合成气的新技术。该技术利用金属氧化物或非金属氧化物在燃料反应器和空气反应器之间的氧化还原，完成热量和晶格氧的传递，实现对煤选择性氧化的气化过程[1−2]，具有高效清洁的特点，因此是具有发展前景的煤气化技术[3]。载氧体是化学链气化的关键因素之一。到目前为止，试验研究的载氧体材料成百上千种，包括铁基载氧体、铜基载氧体和镍基载氧体等。其中，铁基载氧体因为价格优势备受关注。郭庆杰教授课题组[4−7]研究了铁基载氧体的常压煤化学链气化反应性能，发现铁基载氧体可提高煤的气化反应速率。尽管如此，在化学链气化过程中，煤气化反应速率相对载氧体还原反应速率较慢[8−12]，依然是整个体系的限速步骤。因此，提高煤气化反应速率是化学链气化技术的关键。在反应条件一定的情况下，煤气化速率主要受煤焦的微观结构影响[13−16]。在加压化学链气化过程中，煤焦的微观结构会因为压力的增加而发生改变，但压力是如何影响反应过程中煤焦的微观结构需要进一步探究。现有的研究主要从压力[17−18]、操作条件等宏观层面评价煤化学链气化系统的反应性能，从微观结构探究反应过程中压力对煤的反应性与微观结构影响的研究较少。……