煤催化加氢气化研究进展

严 帅，夏梓洪，陈彩霞，曲 旋，毕继诚

(1.华东理工大学 资源与环境工程学院，上海 200237; 2.中国科学院山西煤炭化学研究所 煤转化国家重点实验室，山西 太原 030001)

0 引 言

由于煤中存在一定量的惰性碳结构，难以与氢气反应，导致煤加氢气化转化率偏低(50%～60%)[5-6]。若能够借助某种手段将煤中低反应性碳进行较高程度的转化，则加氢气化技术可高产替代天然气和副产一定量附加值较高的焦油产品，同时补充我国能源结构对天然气和石油产品的需求。此外，高的碳转化率和甲烷收率可在未来工业化层面上减少设备投资和降低对残焦后处理的负荷，以进一步提高煤加氢气化法制替代天然气的经济效益。

鉴于煤催化气化过程通过引入催化剂可以在温和反应条件下提高C-H2O反应活性[7]，众多研究者亦试图在煤加氢气化过程添加催化剂，进行煤的催化加氢气化(CCHG)，以实现煤的碳转化率和CH4收率的提高。研究发现碱金属(K、Na、Li等)、过渡金属(Fe、Co、Ni等)和碱土金属(Ca等)元素对应的化合物能对C-H2反应起到不同程度的催化作用，提高煤加氢气化活性[8-10]。以原煤为原料进行加氢气化时，依次发生煤加氢热解和热解半焦加氢气化，生成轻质液体焦油和CH4[11]，详细了解催化剂对这2个过程产生催化作用行为和机制，对调控产物分布和催化剂的设计具有重要指导作用。本文首先分析了文献中不同催化剂对C-H2反应的催化作用行为，总结了适用于催化加氢气化的最佳催化剂的组合形式和工艺条件。……