不同反应器中氧化反应与水蒸气气化反应协同作用差异性

作者：程相龙; 郭晋菊; 王永刚^*; 申恬; 孙加亮; 张海永

来源：化工进展, 2019, 38(05): 2179-2188.

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2018-1882

• 水蒸气气化
• 气流床
• 流化床
• 协同作用
• 气化速率
• 挥发分-半焦相互作用

在?80mm×3000mm气流床和?40mm×200mm流化床中进行了O2、H2O、H2O+O2气氛下800℃胜利褐煤气化实验,同时在流化床中进行了O2、H2O、H2O+O2气氛下半焦原位气化实验和H2O气氛下半焦完全气化实验。比较了2种反应器中氧化反应与水蒸气气化反应协同作用的大小(强弱);结合实验条件利用缩核模型分别推导了2种反应器中协同作用影响下水蒸气气化反应速率方程;同时,从传质(扩散)速率、动力学、半焦-挥发分相互作用3方面探讨了2种反应器中协同作用存在显著差异的原因。结果发现,气流床中H2O+O2气氛下褐煤转化率明显大于H2O和O2单独气氛下褐煤转化率之和,其差值稳定在2.11%～4.01%,而在流化床中差值仅为0～0.75%,相对流化床,气流床中协同作用更明显。这是由于,在流化床中水蒸气向炭粒表面扩散的传质速率约为气流床的11%～25%,水蒸气气化过程受气膜扩散控制,炭粒表面水蒸气全部参与气化反应,炭粒表面无"多余"水分子,氧气开孔/扩孔作用提供的活性位"闲置",而气流床中气化反应为速控步,炭粒表面有"富裕"水分子,可充分利用氧气开孔/扩孔作用提供的活性位,促进作用显著;挥发分-半焦相互作用不是流化床反应器中协同作用不显著的原因。

• 单位
  材料与化工学院; 中国矿业大学（北京）; 河南城建学院