碱金属熔盐催化气化碳基化合物

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1、碱金属熔盐催化气化各种碳基化合物作者：鲍涛Email：baotao718@hotmail.comTel：13520270200公开一个发明，专利申请号：200810230310.7（授权公告号：CN101357750）。本作者的另一篇专利技术文章，微波激励熔盐催化重整气化的专利申请号：200810013161.9（授权公告号：CN101445750）也可作为本文的参考。本发明属于制备清洁燃气和化工合成气的技术领域，其特征在于：以熔融碱金属盐作为催化和流化介质，使其充填在反应器内。以碳基化合物（如：煤、秸秆或其它生物质等）作为被加工物料不断地被输送到反应器内。以纯氧气、富氧气、或空气作为

2、主气化剂；以水蒸汽或CO2气作为辅气化剂，将主、辅气化剂通入到反应器内，凭借气化剂对碳元素的有控制的氧化反应所释放的热量，使碳基化合物分解（吸热反应），在连续工艺下，得到含有CO、H2、CO2和CH4等气体成分的产品气（产品气中CH4含量与工艺温度的高低成反比）。由于采用液态催化剂，使反应条件温和化，反应器内的能量分布均匀化，调控手段简单化（只重点控制温度）。本工艺可将脱硫、脱灰工序整合在气化阶段，防止将硫化物和灰分带入到产品气中去，减轻了产品气净化工序的负荷。本工艺中供O2是使气化反应正向进行和使温度升高的驱动力；供H2O或CO2是使气化反应减速和使温度降低的作用力。两种作用力互相冲

3、抵可以灵活控制工艺的温度。在设定的温度下，得到该温度下的气体平衡所应含有的CO、H2、CO2和CH4等气体成分的产品气。当供O2过量时，气化反应就演化成“完全氧化反应”，得到是CO2和H2O。工艺中O2的使用量与原料的种类和原料的湿度成正比。当原料较潮湿时，O2的使用量增加，使部分碳元素发生“完全氧化反应”，以供给使H2O分解所需的热量，同时产品气中H2和CO2相应增加。生物质原料（例如：木质纤维素，可以把它看作是较湿的煤炭）比煤炭O2的使用量增加，同时产品气中H2和CO2也相应增加。这两种情况说明，原料中的水分多寡，会影响产品气中CO2的多寡。所以，加工木质纤维素原料几乎不需要使用辅

4、气化剂。作者已做了初步的实验，验证了该技术的可行性和总体效果。但转入实际生产应用还需要有中试的数据支持，据此才能推算出该技术的经济性并与其它技术进行综合比较。作者希望有更多的研发者共同参与开发这项技术。开发中还有诸如参数优化、传感测控、催化剂回收、工艺与设备的改进等许多有待深入的领域。对其中实用的技术，研发者们可以各自申请相应的知识产权。作者也愿意与有实力的机构合作开发后续的专利技术，使其尽快地转入实际应用。******技术背景：传统的“部分氧化”气化技术从1788年RobertGardner取得煤气化专利，和1790年“gasification”一词出现算起，已经有二百多年。传统气化

5、工艺是以空气为气化剂，产品气成分比较复杂，除了作为燃气使用外，很难作为化工原料使用。现在的“部分氧化”气化技术使用纯氧作为气化剂，提供的产品气是作为化工合成原料气使用的，所以称为“合成气”(syngas)。传统和现代气化炉的设计在原理上没有本质上的区别。都是采用“部分氧化燃烧”过程释放的热能，弥补裂解气化所需的吸热过程的能耗。近年来，从国外引进的以纯氧作为气化剂的各种气流床气化炉，高温高压的反应设计使系统构造和操作控制复杂化，运行中不时地出现故障，企业不得不保持一定的设备冗余以备不时之需。为了降低投资成本，简化系统，缓和反应条件，人们也试图开发各种催化气化工艺，但是使用碱金属液态催化剂

6、的研发不多，并且没有成功工业化应用的先例。注：“部份氧化”是指C被氧化成CO的过程；“完全氧化”是指C被氧化成CO2的过程。******碱金属熔盐工艺有哪些优点？1、熔融碳酸盐是最好的重整气化反应催化剂，且廉价易得、容易回收。碱金属是目前已知最好的重整气化反应催化剂，其催化活性排序是：铯＞铷＞钾＞钠＞锂。碱金属盐又是碱金属最稳定的化学形式，碱金属的催化作用正是在这些金属的还原态——碱金属原子（瞬间生成、寿命极短、极易被氧化、很不稳定）和碱金属的氧化态（如Na2O）间变化实现的，碱金属氧化物和碱金属碳酸盐是满足气化高温条件下的最稳定的形态。采用在高温下呈液态催化剂的明显好处是，不受固体催

7、化剂的机械强度不够所致的磨损消耗限制；与反应物的表面接触性不良造成的活化效果不佳；因表面积炭或硫中毒导致催化剂失活等因素的制约。2、熔融碳酸盐是良好的传热传质。其凭借与被加工物料最全面的接触，将热传递给后者。同时，熔盐与固态、气态的流化介质不同的是，液态的流化介质可以“粘住”反应不完全的炭粒或焦油微粒，阻止其跟随产品气流过早地离开反应器，影响总的碳转化效率。流化介质的返混作用还可使整个反应器成为一个热梯度相对较小、热惯性容易保持的“热场”。3、