煤焦颗粒气化反应动力学文献综述报告

汇报人：田鑫       记录人：陈曦

2017年5月27日，CPC课题组在煤燃烧国家重点实验室201会议室开展了以“煤焦颗粒气化反应动力学”为专题的文献综述交流会。这也是CPC课题组在本年度进行的第八场文献综述交流会，由课题组田鑫博士进行汇报。本次报告的主要内容包括煤焦物理化学结构表征手段、煤焦气化反应动力学研究方法、煤焦气化反应动力学机理模型和煤焦CO₂/H₂O和O₂/CO₂共气化。

此次报告首先简要介绍了煤及煤气化技术的分类、煤气化技术用于化学品制备、煤气化过程包含的基本化学反应以及影响煤焦气化的主要因素等背景知识。接着介绍了煤焦物理化学结构表征手段，包括煤焦孔结构的种类、 N₂吸附/脱附比表面积测试、CO₂吸附比表面积测试、SEM表观形貌测试、XRD分析煤焦晶体结构等。之后介绍了煤焦气化反应动力学研究方法，包括热重分析法、固定床/流化床法、金属丝网加热法、沉降炉法等，并简要介绍了这些方法的优缺点。随后对煤焦气化反应动力学机理模型做了详细介绍，包括煤焦气化宏观反应动力学模型（均相模型、缩核模型、混合模型、随机孔模型、扩展的随机孔模型、正态分布时间模型、The Johnson Model、修正的体积模型），以及宏观反应动力学模型在使用过程中的优缺点和求解反应动力学须注意的问题（扩散控制影响的消除、颗粒温度的修正等）。最后介绍了关于煤焦CO₂/H₂O、O₂/CO₂共气化的内容，包括当L-H模型应用于煤焦在CO₂和H₂O混合气氛下的气化反应时的四种假设、煤焦在O₂/CO₂混合气氛中燃烧等。

H₂O气氛下中H₂O起到的催化作用比气化作用更强些；对于各种表征的方法，热重、流化床的方法得到的结果可能会不一样；对于煤焦和CO₂、H₂O的气化反应机理，L-H机理更适合；不同气化剂在活性位上的吸附应该是既相互独立，又相互竞争的关系，很复杂。CO₂/O₂气氛下，O₂在煤焦表面消耗，CO₂会进去并且抑制氧气的扩散，此时活性位的竞争比较弱，表面气氛的影响会更大些。