矿物质对煤中硫氮在热解气化过程中迁移变化的催化作用

碱金属的催化作用

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20 0 4年 1 0月第 1卷第 1期 2 0

工业催化I NDUSn AL I CATAIYS S I

Oc . 0 4 t2 0

V0 . 2 N . 0 11 o 1

矿物质对煤中硫氮在热解气化过程中迁移变化的催化作用景晓霞,常丽萍(原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点实验室,太山西太原 0 0 2 ) 3 0 4摘要:从煤自身所含的矿物质和外加添加剂的观点出发,对煤热解,气化和燃烧过程中存在的催

化作用进行了阐述,尤其是煤中 N,有害元素的催化转化作用.煤自身所含的矿物质及部分碱金 s属,土金属和过渡金属添加剂对煤热解,碱气化和燃烧过程具有一定的催化能力,同时对煤中 N, S有害元素的转化也有明显作用.对具有单功能催化作用的金属催化剂进行合理组合,当改性和适优化添加方式, N和 S x污染性气体形成前对其前驱体进行抑制和定向转化,今后煤炭洁在 Ox O是净转化的一个研究方向 .

关键词:热解;气化;煤煤催化作用;矿物质

中图分类号: Q 3 .; Q 4 T 024T 5

文献标识码: A

文章编号:0 814 (0 4 1—0 30 10—13 2 0 )00 1—5

Th a a y i f e t fm i e a s i o lo r n ii n o ir g n e c t l tc e f c so n r l n c a n t a sto fn t o e a d s lu u i g c a y o y i n a ii a i n n u f r d rn o lp r l ss a d g s fc tol NG a - i I Xiox a,C HANG i ig L— n p

( n t f d ct na dS a x P o i i e aoao f o l c neadT cn l y Mii r o uai n h n i rvn a K yL brtr o a S i c eh o g, sy E o cl y C e n o T iunU i r t o eh o g, hn i a un0 0 2, hn ) a a nv sy f c nl y S a x T i a 3 0 4 C ia y e i T o y

Ab ta t Th a ay i fe t f n r l i o l ri h d iie n ta st n o ir g n a d s l r sr c: ec t ltcefc so mi e as nc a t ea dtv so r n i o fn to e u f o n i n u

d rn o lp r lssa d g sfc to n n c a y o y i n a iia in wee r ve d sp cal u i g c a y oy i n a i a in a d o o l r lssa d g sf t r e iwe,e e i y i p c o l c a g d ta sto f n to e n uf r i o ld rn h r c s .Th e ut h we h t h e a r n iin o i g n a d s l n c a u i g t e p o es n s n r u e r ls s o d t a s mi easi a n o lai l aie rh a d ta st n me asi h d iie a t y i fe t n r l n c l ds meak l,ak—a t n r n ii t n t ea d t s h d c a t ef cs o a l o l v a l c

o t o l y oyi a dg s i t n n rn io f i o e n ufr ntec a.I wa on e n b h ca p rls n aic i,a dta st no t g na ds l h 1 t sp itd o s f o a i nr u i oo tt a n i i o n o v rino ir g n a ds l rb fr u h tih b t n a dc n e s fnto e n u f eo eNOx a d S r o me i d iin i o u n Oxwe ef r d vaa d t o o e s n by f r ltd me aswih c tl t u c in u d b r n si la o lc n e so fra o a l—o mua e tl t a ay

i f n t swo l e ate d n ce n c a o v rin. c o Ke r s o lp r lss o l a ii t n;mie as aay i fe t y wo d:c a y oy i;c a sf a i g c o n r l;c tl t e fcs c

C C n mbrT 0 2 4 T 5 L u e: Q 3 .; Q 4

D cme t o e A ou n d: c

A t l I 10—13 2 0 )00 1—5 ri e D: 0 814 ( 0 4 1—0 30 c

煤中矿物质是煤的重要组成部分,无论哪种煤,

过程具有明显的催化作用 .碱金属和碱土金属盐, 镍和铁的氧化物被认为是最有效的催化剂 .近年来,人们除对碱金属盐在不同条件下的煤热解和气

都或多或少含有一定量的矿物质,只不过因地区和煤种的不同,所含矿物质的数量及成分有较大的差异 .长期以来,人们在对煤进行热解,气化的研究中●

化反应中催化作用机理的研究外,还对复合型催化剂,性催化剂,可弃催化剂对煤中 N,s元素的作用

发现这些矿物质或添加的一些无机物对热解,气化

收稿日期 -0 40— 20—72 0

基金项目:山西省自科学基金项目(04 08;西省留学人员基金项目(0 32 )然 20 11 )山 20—5

作者简介:晓霞 (90,,士研究生,景 18一)女硕主要从事煤洁净转化方面的研究 .

碱金属的催化作用

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工业催化

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和催化剂的效率,本及对气化炉的腐蚀等方面进成行了研究 .煤中矿物质主要由 S,为主, e C, i F, aMg NaK等元素为辅的化合物组成,源于原始,,来

结构有关 .F e是具有催化作用的物质之一,

Hutne 【认为 F在元素状态时才具有催化 et gr J J i K 9 e作用,尤其是对加氢气化反应, F催化剂的硫中但 e毒比较严重; LuY n u等【]实验中发现,而 i aha 1在 0添加剂 F C3 F C2对煤燃烧具有强的催化作用, e1 e1, O t k hs a u Y等 J为在 c 2水蒸汽气氛中具有催 l认 o,化作用的是 F的氧化物 . e J e t nH等[对褐煤水蒸汽气化的研究结 ung e]果表明,褐煤中碱金属碳酸盐等矿物质的脱除,大大

成煤植物含有的原生矿物质,成煤过程中进入煤层的次生矿物质和为了达到特殊目的而通过特殊方法负载到煤上的添加矿物质 .成煤环境不同和外加添

加剂不同引起的煤中矿物质的差异对煤热解和气化过程中含硫和含氮化合物的转化和迁移规律的影响

也不尽相同.采用有效的方式合理利用矿物质的作用,改善煤及其半焦的反应性能,抑制煤转化过程中对环境不利的各形态气相产物 ( O,H S O, S x 2,C S

降低了其反应性;高变质程度的烟煤等,对于其结果正好相反,转化率较低时,

物质的影响较小,矿当转化率超过 5%时, 0矿物质的脱除甚至能使反应性增强 .沙兴中等[] 1考察了成熟度不同的 1个煤种在 3 0水蒸汽气化时的反应性,现年轻褐煤中的矿物质发具有很强的催化作用,能降低反应活化能,而在烟煤和无烟煤中矿物质的催化作用不很明显 . LuQ等 J为煤中内在矿物质在热解中对 i 认煤的反应性和动力学没有明显的催化效果,~ I而 'J tn,无机物 K c, O和 C O对煤的热解反应性均 2o3 3 a有催化作用,而且催化作用与热解温度和煤种的关系密切 .谢克昌等[]为高灰煤中所含的矿物质 1认 5对煤气化具有一定的自催化作用,当添加碱金属适碳酸盐可以进一步提高高灰煤的反应活性;铁矿硫渣作为添加剂没有受到硫的抑制,反而具有比外加 Kc 3 2 o还显著的催化作用 .李伟等[选用五种碱 ]金属,碱土金属和过渡金属氧化物及其盐类作为添加剂,得到了五种添加剂的最佳配方,果表明,结选用适当的添加剂能有效降低煤的着火温度,增加煤的发热量,有效改善煤的燃烧特性,对不同的煤但种,其作用能力相差较大 .

N x N 0, C N 3 ) O,, H N, H等的生成,主要关心的是问题 .本文针对煤热解和气化过程中煤自身含有的

矿物质以及添加剂对煤热解,气化及煤中的 N, S元素迁移变化的催化作用进行概述 .

1对煤热解气化的催化作用一

般认为矿物质中的碱土金属,碱金属和过渡

金属对煤本身具有催化作用 .使用不同的煤种及不同的反应条件,得到的结果也不同 . Wa e P L J等+用空气, 0, 2水 l r r l2使 k J C 2I和 q蒸汽等气化剂对系列煤样进行的反应性研究发现,煤中的矿物质对低级煤焦的反应性具有一定的催化

作用,而高级煤焦的反应性却随矿物质的脱除而增大;煤样中的 C是最重要的原位催化剂,含量与 a其煤的反应性存在线性关系 .均匀分散于 …… 此处隐藏：15060字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……