讨论：煤催化气化？工程化问题？技术经济性？

煤气化反应的基本原理表明，煤催化 气化的目的在于提高 C － H 2 O 、C － C O 2 、C － O 2 和 C － H 2 等体系的反应速率。适于催化 煤气化反应的催化剂不仅要能够明显降低 汽化温度， 提高气化反应速率， 定向调节产 品组成，而且要考虑可能带来的环境污染 以及生产成本的增加，并且保证其在气化 操作条件下不腐蚀设备，保持催化活性。 将碱金属、碱土金属和 Fe、Ni、Co 等 过渡金属作为煤催化气化催化剂的主要来 源，研究者们已达成***识。Yeboah 等研究 表明， 碱金属和碱土金属的弱酸盐类 （如醋 酸盐类和碳酸盐类）及其金属氢氧化物较 强酸性盐类 （如金属氯化物和硫酸盐） 具有 更好的催化活性，并对常见单组分碱性金 属盐催化剂的催化活性进行了排序： L i 2C O 3＞ C s 2C O 3＞ C s N O 3＞ K N O 3＞ K 2C O 3＞ K 2 S O 4 ＞ N a 2 C O 3 ＞ C a S O 。张泽凯、庞克 亮和张济宇等都通过实验进一步验证了碱 金属的催化活性。过渡金属方面，Ohtsuka 等证实镍催化剂在较低温下对煤的气化也 有特别高的催化活性，Ni催化剂用于褐煤水 蒸气气化，在较低温度下（500℃左右）表 现出非常高的催化活性，在加压流化床气 化炉中可直接生成 C H 4 ，利用氨浸提法可 回收 98％ 的 Ni。但 Ni 作催化剂代价太高， 且在 800K～900K 时很容易因硫中毒而失 活， 使用上受到了很大限制。 Huttinger 的 研究表明，单质铁对煤加氢气化和水蒸气

气化反应有较高的催化活性。朱廷钰用氧 化铁作催化剂， 也取得了很好的实验效果。 Y e b o a h 等对熔融盐催化剂进行了大量研 究。 研究结果显示， 熔融盐催化剂的催化活 性明显高于单组分催化剂， 具体为 三元熔 ： 融盐催化剂的催化活性高于二元催化剂的 催化活性，二元的催化活性高于单组分的 催化活性。笔者认为其原因是三元熔融盐 催化剂熔点低， 在汽化温度下为液状， 而二 元混合物催化剂为固态，三元催化剂更容 易扩散于反应体系，且活性点更多，因此， 其催化活性更好。 上述催化剂虽然表现出很好的催化活 性， 但都比较昂贵， 且其回收和再利用比较 麻烦。 近来不少学者积极进行更廉价， 甚至 可弃催化剂的研究。福州大学的洪诗捷等 用工业废液碱进行福建无烟煤水蒸气催化 气化， 研究结果显示， 废液碱具有很强的催 化活性。谢克昌和 Ohtsuka 等均报道了用 石灰石进行煤水蒸气气化的研究结果。此 外，Brown 等尝试使用快速裂解柳枝稷所 得的生物灰 （主要含钾盐） 作催化剂， 也取 得了很好的效果。Zhu 等将煤和麦秆通过 高温热解制的煤焦进行研究， 发现在750℃ 时制的煤焦有更好的反应活性。生物质作 为未来廉价煤气化催化剂的来源，具有良 好的应用前景。 凌开成等研究了高灰煤在 CO 2 中的催 化气化，认为高灰煤中所含的灰分对煤的 气化反应具有一定的自催化作用，故高灰 煤适合于用作气化用煤，而且高灰煤中添 加适当的催化剂后，其气化活性可以得到 进一步的提高。他们将化肥厂炉渣用于平 朔气煤，发现其具有与 Na2CO3 相似的催化 活性， 还将硫铁矿用于西曲焦煤中， 发现其 具有比 K 2CO 3 还要显著的催化活性，因此， 凌开成等人认为它们在一定范围内是一种 比较好的可弃型高灰煤气化催化剂。