Discusión: ¿Gasificación catalítica del carbón? ¿Pregunta de ingeniería? ¿Economía técnica?
El principio básico de la reacción de gasificación del carbón muestra que el propósito de la gasificación catalítica del carbón es aumentar la velocidad de reacción de los sistemas C-H2O, C-CO2, C-O2 y C-H2. Los catalizadores adecuados para catalizar reacciones de gasificación del carbón no sólo deben poder reducir significativamente la temperatura de vaporización, aumentar la velocidad de la reacción de gasificación y ajustar direccionalmente la composición del producto, sino que también deben considerar la posible contaminación ambiental y el aumento de los costos de producción, y garantizar que operar bajo condiciones de operación de gasificación. No corroerá el equipo y mantendrá la actividad catalítica. Los investigadores han llegado a un consenso sobre el uso de metales alcalinos, metales alcalinotérreos y metales de transición como Fe, Ni y Co como principales fuentes de catalizadores de gasificación catalítica de carbón. Los estudios de Yeboah et al. han demostrado que las sales ácidas débiles de metales alcalinos y alcalinotérreos (como acetatos y carbonatos) y sus hidróxidos metálicos tienen mejor actividad catalítica que las sales fuertemente ácidas (como cloruros y sulfatos metálicos). las actividades catalíticas de los catalizadores comunes de sales de metales alcalinos de un solo componente: Li 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> Na 2 CO 3 > C a ENTONCES . Zhang Zekai, Pang Keliang y Zhang Jiyu verificaron además la actividad catalítica de los metales alcalinos mediante experimentos. En términos de metales de transición, Ohtsuka et al. confirmaron que los catalizadores de níquel también tienen una actividad catalítica particularmente alta para la gasificación del carbón a temperaturas más bajas. Los catalizadores de Ni se utilizan para la gasificación con vapor de lignito y muestran una actividad catalítica muy alta a temperaturas más bajas (alrededor de 500 °C). ). Actividad catalítica, el CH 4 se puede generar directamente en un gasificador de lecho fluidizado presurizado y el 98% del Ni se puede recuperar mediante lixiviación de amoníaco. Sin embargo, el coste del Ni como catalizador es demasiado alto y se desactiva fácilmente debido al envenenamiento por azufre entre 800 K y 900 K, por lo que su uso está muy restringido. La investigación de Huttinger muestra que el hierro elemental tiene una alta actividad catalítica para las reacciones de gasificación por hidrogenación del carbón y gasificación con vapor de agua. Zhu Tingyu utilizó óxido de hierro como catalizador y logró buenos resultados experimentales. Yeboah et al. han realizado una extensa investigación sobre catalizadores de sales fundidas. Los resultados de la investigación muestran que la actividad catalítica de los catalizadores de sales fundidas es significativamente mayor que la de los catalizadores de un solo componente, específicamente los catalizadores de sales fundidas de tres componentes: La actividad catalítica de los catalizadores de sales fundidas es mayor que la de los catalizadores binarios, y la actividad catalítica de La actividad catalítica de los catalizadores binarios es mayor que la de los catalizadores de un solo componente. El autor cree que la razón es que el catalizador de sal fundida de tres vías tiene un punto de fusión bajo y es líquido a la temperatura de vaporización, mientras que el catalizador de mezcla binaria es sólido. El catalizador de tres vías es más fácil de difundir en el sistema de reacción y. Tiene más puntos activos, por lo tanto, su actividad catalítica es más buena. Aunque los catalizadores anteriores muestran una buena actividad catalítica, son relativamente caros y su recuperación y reutilización son problemáticas. Recientemente, muchos científicos están realizando activamente investigaciones sobre catalizadores más baratos e incluso desechables. Hong Shijie de la Universidad de Fuzhou y otros utilizaron álcali líquido residual industrial para realizar la gasificación catalítica del vapor de agua de antracita de Fujian. Los resultados de la investigación mostraron que el álcali líquido residual tiene una fuerte actividad catalítica. Xie Kechang y Ohtsuka et al. informaron sobre los resultados de la investigación sobre la gasificación con vapor de carbón utilizando piedra caliza. Además, Brown et al. intentaron utilizar como catalizador biocenizas (que contienen principalmente sales de potasio) obtenidas del craqueo rápido de pasto varilla, y también lograron buenos resultados. Zhu et al. estudiaron el carbón producido por pirólisis a alta temperatura de carbón y paja de trigo y descubrieron que el carbón producido a 750 °C tiene mejor reactividad. Como fuente de catalizadores baratos para la gasificación del carbón en el futuro, la biomasa tiene buenas perspectivas de aplicación. Ling Kaicheng et al. estudiaron la gasificación catalítica del carbón con alto contenido de cenizas en CO 2 y creyeron que las cenizas contenidas en el carbón con alto contenido de cenizas tienen un cierto efecto autocatalítico en la reacción de gasificación del carbón, por lo que el carbón con alto contenido de cenizas es adecuado para su uso como carbón de gasificación, y después de agregar catalizadores apropiados al carbón con alto contenido de cenizas, su actividad de gasificación se puede mejorar aún más.
Utilizaron escoria de plantas fertilizantes en carbón gaseoso de Pingshuo y descubrieron que tenía una actividad catalítica similar a la del Na2CO3. También utilizaron pirita en el carbón coquizable de Xiqu y descubrieron que tenía una actividad catalítica más significativa que el K2CO3. son un catalizador de gasificación de carbón desechable relativamente bueno con alto contenido de cenizas dentro de un cierto rango.