煤炭地下气化系统的催化剂注入工艺研究

作者：袁淑霞^*; 江琪彬; 王嘉杰; 吴松; 焦弯弯

来源：洁净煤技术, 2023, 1-9.

DOI：10.13226/j.issn.1006-6772.23080203

• 煤炭地下气化
• 催化剂
• 注入工艺
• Ansys Fluent
• 计算模拟

煤炭地下气化系统实现了煤炭的清洁开采，弥补了我国天然气产量的不足。在煤炭地下气化反应中添加催化剂，可提高煤炭地下气化的效率和煤炭转化率，以及提高粗煤气的品质。但由于气化过程发生在地下，如何将催化剂注入是需要解决的问题。文章采用Ansys Fluent软件，模拟催化剂通过注入井的注入过程中不同介质、催化剂颗粒直径、颗粒入口浓度、入口速度和管道流动截面积对其影响，从而探索合适的催化剂注入工艺。模拟结果表明：（1）催化剂颗粒直径和入口浓度越小，介质对颗粒的携带能力越强，同时纯水比氧气对催化剂颗粒的携带能力更强。（2）对于具有相同入口速度、相同颗粒浓度和颗粒尺寸的特定流体，管道截面积越大催化剂的注入效率越高。（3）对于具有相同横截面积、相同颗粒浓度和颗粒尺寸的特定流体，入口速度越小，管道转折点处颗粒上的离心力越小，催化剂流出效率越高。（4）为保证催化剂的成功注入，氧气和纯水管道中，催化剂颗粒的直径均不能大于0.001mm。研究结果为煤炭地下催化气化的发展提供了一个新思路和参考。

• 单位
  西安石油大学; 中石油煤层气有限责任公司