超临界水下鄂尔多斯烟煤催化气化研究

"这篇科研论文探讨了烟煤在超临界水条件下的催化气化过程，重点关注了反应温度、水煤比以及碳酸钾(K2CO3)催化剂添加量对煤气化反应的影响。实验以鄂尔多斯烟煤为研究对象，在间歇反应釜中进行，结果显示，提高反应温度和水煤比可以提升煤的转化率和气相收率。当催化剂添加量在5%至20%（质量分数）的范围内，煤转化率显著提高。最佳的反应条件为：反应温度650℃，水煤比20:1，K2CO3添加量20%（质量分数）。这些条件下，煤转化率超过84%，气相收率超过3000 mL/g daf coal，氢气收率1900 mL/g daf coal，甲烷收率450 mL/g daf coal。" 该研究中涉及的关键知识点包括： 1. **超临界水气化**：这是一种高级的煤炭转化技术，水在超临界状态下（温度高于374℃，压力超过22.1 MPa），其性质介于液体和气体之间，能高效地促进煤炭的气化反应。 2. **烟煤**：烟煤是煤炭的一种类型，处于褐煤和无烟煤之间，含有较高的碳含量和较低的水分，适合用于气化反应。 3. **催化气化**：通过添加催化剂如碳酸钾(K2CO3)，能加速煤炭的化学反应，提高气化效率和产物质量。催化剂的选择和用量对反应效果有显著影响。 4. **反应温度**：温度是影响气化反应速度和转化率的关键因素。在本文的研究范围内，提高温度可以增加煤的转化率和气相产物的生成。 5. **水煤比**：水与煤的质量比例，增加水煤比可以提高煤的转化率，但对气体组成的改善效果会随着水煤比的增加而减弱。 6. **催化剂添加量**：在5%到20%的范围内，催化剂的增加可以显著提升煤转化率，但过量的催化剂可能不再带来显著的改进。 7. **煤转化率**：衡量煤炭转化为气体产物的效率，是评估气化过程的重要指标。 8. **气相收率**：指气化反应后生成的气体产物总量，包括氢气和甲烷等，是评价气化过程经济性和环境影响的关键参数。 9. **煤颗粒尺寸**：对于反应条件的优化，煤颗粒的粒度也是一个重要因素。在80目至150目范围内，颗粒大小适中，有利于气化反应的进行。 10. **煤气化技术**：文章还简要提及了现有的煤气化技术，如气流床、流化床和固定床/移动床技术，它们在不同工况下各有优劣，而超临界水气化作为一种高效清洁的技术，具有广阔的应用前景。 这些知识点揭示了在超临界水环境下，通过优化工艺参数如何能够有效地提升烟煤气化过程的效率和产物质量，对于煤炭的清洁利用和能源转换具有重要的理论与实践意义。