煤气化耦合C_1合成反应热力学分析_徐静

2011年第40卷第12期石油化工PETROCHEMICALTECHNOLOGY檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿殨殨殨殨研究与开发［收稿日期］2011－07－18;［修改稿日期］2011－08－29。［作者简介］徐静(1986—)，女，山东省烟台市人，硕士生，电邮jinglingqingbei@163．com。联系人:王黎，电话029－82663189，电邮wangli@mail．xjtu．edu．cn。煤气化耦合C1合成反应热力学分析徐静，蔡东方，王梓召，王黎，冯霄(西安交通大学能动学院多相流国家重点实验室，陕西西安710049)［摘要］提出了“煤气化与C1合成叠加耦合”的新工艺思想，即在煤气化过程中，使新生态的H2和CO在具有丰富孔隙结构的煤表面直接进行C1合成，并对这一新工艺进行了热力学分析。通过化学平衡的热力学分析发现，反应体系的独立反应数为9;生成各种烃的反应的吉布斯自由能变随温度变化的曲线斜率均为负值，升高温度有利于生成碳原子数多的烃，降低温度有利于生成碳原子数少的烃;平衡组成中C2～4烃的含量在900K左右出现最大值;压力在一定范围内对平衡组成的影响比较明显，适当升高压力可提高烃的含量;增大n(H2O)∶n(C)不利于烯烃的生成。［关键词］煤气化;C1化学;耦合反应;热力学分析［文章编号］1000－8144(2011)12－1275－06［中图分类号］TQ530．2［文献标识码］AThermodynamicAnalysisofCoalGasificationCouplingC1SynthesisXuJing，CaiDongfang，WangZizhao，WangLi，FengXiao(StateKeyLaboratoryofMultiphaseFlow，SchoolofEnergyandPowerEngineering，Xi’anJiaotongUniversity，Xi’anShaanxi710049，China)［Abstract］AnewprocessfortheoverlappedcouplingbetweencoalgasificationandC1synthesiswasproposed，whichwasinthecoalgasificationprocess，hydrocarbonsweresynthesizedfromthenewlygeneratedcarbonmonoxideandhydrogenonthecoalsurfacewithporousstructure．Thethermodynamicanalysisshowedthattherewerenineindependentreactionsinthereactionsystem．Parametersoftheindependentreactionswereobtainedbyatommatrixanalysis．AllthecurveslopesofGibbsfreeenergychangesofthereactionswithtemperaturewerenegative．Thetemperaturerisewasbeneficialtosynthesisofthehydrocarbonswithmorecarbonatoms．C2－4contentintheequilibriumcompositionindicatedthegreatestvaluenear900K．Appropriateincreaseofthepressurecouldraisethehydrocarboncontentandthehighfeedmoleratio(n(H2O)∶n(C))wasunfavorabletotheincreaseofthelightolefinyield．［Keywords］coalgasification;C1chemistry;couplingreaction;thermodynamicanalysis煤是地球早期储存的太阳能，是宝贵的有机碳资源［1］。我国是一个油气资源短缺而煤炭资源相对丰富的国家。近年来国内外都在大力发展先进的煤气化技术，开发以煤气化为核心的多联产体系［2－3］。日本正在开发煤气化燃料电池复合发电技术、美国能源部提出了“Vision21计划”、Shell公司提出了“SyngasPark构想”等以煤气化为核心的多联产体系。能源政策专家指出，以煤气化为基础，利用多种先进技术组合，在发电的同时，联产合成气、液体燃料、化学制品和氢气等产品，可以使煤的转化效率达到70%左右，未来还将开发利用封存CO2的技术，以基本实现CO2零排放，缓解温室效应。煤基C1合成主要采用的技术路线为:煤气化—气体净化处理—合成气