煤灰与煤焦对气化合成气水煤气变换反应影响深度解析

本文主要探讨了煤灰和煤焦对气化合成气水煤气变换反应特性的影响。水煤气变换反应是工业生产中一个关键步骤，用于将一氧化碳(CO)和氢气(H2)转化为更清洁的甲烷(CH4)和有用的化学品。研究使用管式炉反应器进行实验，特别关注了在1到2秒的较短停留时间和较高温度（900℃至1300℃）下的反应行为。 首先，研究发现，在900℃以下，由于反应条件不够成熟，气化合成气中的CO转化率几乎为零，表明水煤气变换反应在这个温度范围内难以进行。然而，当温度提升至1300℃时，虽然可以观察到一定程度的逆向变换反应（即甲烷转化为CO和H2），但这个过程不易达到化学平衡状态。 煤灰和煤焦作为煤的副产品，它们的存在对反应特性产生了显著影响。在实验条件下，加入煤灰和煤焦后，特别是在较高温度下（如700℃、900℃和1100℃），气化合成气的CO转化率有所提高。具体来说，与空白实验相比，添加煤灰后，CO转化率分别在700℃、900℃和1100℃提高了0.9%、0.8%和2.3%。这表明煤灰不仅加快了反应速率，而且可能提供了额外的活性中心或改变了反应路径，从而促进了正向水煤气变换反应。 值得注意的是，尽管高温下煤灰存在一定程度的烧结现象，但这并不妨碍其在反应中的积极作用。此外，研究还特别强调了粒径对反应的影响，但具体的粒径范围和其如何影响反应速率并未在摘要中详述。 文章作者朱龙雏、王亦飞、张志丰和李季林等人来自华东理工大学洁净煤技术研究所，他们的研究有助于理解煤灰和煤焦如何优化气化合成气的处理过程，为提高能源转换效率和减少污染物排放提供理论支持。该研究对于煤炭行业的清洁利用和技术改进具有重要意义，为煤炭的分级利用和高效转化提供了新的视角和方法。