焦?fàn)t煤氣三重整制合成氣的工藝比較及催化劑改性

姜國(guó)良

（山西天脊潞安化工有限公司，山西長(zhǎng)治 047507）

焦?fàn)t煤氣三重整制合成氣的工藝比較及催化劑改性

姜國(guó)良

（山西天脊潞安化工有限公司，山西長(zhǎng)治 047507）

我國(guó)作為煤炭大國(guó)，不僅擁有豐富的煤炭資源，在實(shí)際的社會(huì)生產(chǎn)、生活過(guò)程中，對(duì)于煤炭資源的消耗量也逐漸增加。事實(shí)上，為了進(jìn)一步促進(jìn)煤炭資源利用效率的提高，相關(guān)的技術(shù)研究人員加強(qiáng)了對(duì)于焦?fàn)t煤氣三重整制合成氣工藝的分析以及探討?；诖耍饕治鼋?fàn)t煤氣三重整制合成氣的工藝比較及催化劑改性。

焦?fàn)t煤氣；三重整制；合成氣；工藝比較；催化劑改性

作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要能源之一，煤炭資源近年來(lái)的開(kāi)采量以及消耗量都逐漸增加。事實(shí)上，我國(guó)2015年焦炭的產(chǎn)量為4.28億t，而其在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中能夠產(chǎn)生大約為1 840億m3的焦?fàn)t煤氣。但是由于利用技術(shù)的不完善，使得相關(guān)部門(mén)對(duì)于前焦?fàn)t煤氣的利用率低于20%。而這一現(xiàn)象的出現(xiàn)不僅僅會(huì)導(dǎo)致相關(guān)資源的浪費(fèi)，還會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致環(huán)境污染問(wèn)題的出現(xiàn)?；诖?，相關(guān)部門(mén)以及技術(shù)人員就需要加強(qiáng)對(duì)于焦?fàn)t煤氣三重整制合成氣工藝的合理使用，從而促進(jìn)社會(huì)生活、生產(chǎn)對(duì)于焦?fàn)t煤氣的有效利用，促進(jìn)相關(guān)效益的取得以及提高。

1 相關(guān)實(shí)驗(yàn)概述

1.1 實(shí)驗(yàn)方法

在進(jìn)一步分析焦?fàn)t煤氣三重整制合成氣的工藝比較及催化劑改性的過(guò)程中，筆者借助相關(guān)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行具體的闡述。在相關(guān)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，筆者主要借助常壓固定床石英管作為反應(yīng)器，并將測(cè)溫?zé)犭娕家约按呋瘎┓旁诜磻?yīng)器的中間位置。其中，催化劑分為兩種：傳統(tǒng)工業(yè)催化劑以及二段工藝催化劑，其裝填的長(zhǎng)度分別為4cm以及2cm。

1.2 催化劑制備

在進(jìn)行上述的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，還需要相關(guān)的技術(shù)實(shí)驗(yàn)人員加強(qiáng)對(duì)于催化劑的制備，從而促進(jìn)實(shí)驗(yàn)的有序進(jìn)行。在這一過(guò)程中，一般采用等體積浸漬法進(jìn)行相關(guān)的操作。其具體流程是將稱(chēng)重計(jì)量好的硝酸鎳逐步溶解在去離子水中，隨后在將其等體積的浸漬到γ-Al2O3載體上，在這一環(huán)節(jié)操作的過(guò)程中，需要當(dāng)相關(guān)材料浸漬一天之后，將其取出放入120℃的干燥環(huán)境之下2h，此后在借助馬弗爐中873K焙燒進(jìn)行煅燒4h。

一般而言，通過(guò)上述措施進(jìn)行催化劑的制備過(guò)程中，在各催化劑中活性組分中，Ni、CaO、Co、Cu、Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為9%、5%、3%、3%、3%。

1.3 催化劑表征

在對(duì)催化劑的表征進(jìn)行分析的過(guò)程中，筆者借助了島津XRD-6000型X射線(xiàn)衍射儀進(jìn)行相關(guān)的操作以及分析。該儀器用于檢測(cè)的射線(xiàn)類(lèi)型為Cu靶激發(fā)的Kα輻射。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及分析

2.1 富氫氣對(duì)甲烷非催化三重整的影響

關(guān)于氫氣體積分?jǐn)?shù)對(duì)于相關(guān)反應(yīng)的影響，筆者結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)繪制了相關(guān)的圖表，具體內(nèi)容見(jiàn)圖1。通過(guò)對(duì)于圖1分析可以得知：伴隨著v（H2）/v（CH4）的不斷增大，x（CH4）卻存在著降低的現(xiàn)象，而x（CO2）卻逐漸增加。

圖1 V（H2）/V（CH4）變化對(duì)x（CH4）以及x（CO2）的影響

之所以出現(xiàn)這種情況，主要是因?yàn)樵趯?shí)際的燃燒作業(yè)的過(guò)程中，氫氣的燃燒速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于甲烷，不僅如此，氫氣的擴(kuò)散能力也比甲烷的要強(qiáng)。此外，由于在該種狀況下，氫氣的含量較大，故而容易發(fā)生氫氣的燃燒反應(yīng)，由于這種反應(yīng)在發(fā)生的過(guò)程中存在著反應(yīng)時(shí)間快、平衡常數(shù)大的特點(diǎn)，故而使得該反應(yīng)具有不可逆的特征。而正是因?yàn)檫@種情況，就對(duì)CH4的氧化反應(yīng)起到了一定程度的抑制。此外，隨著氫氣的不斷增加，使得相關(guān)反應(yīng)在進(jìn)行的過(guò)程中，釋放出大量的熱量，故而導(dǎo)致甲烷在這一過(guò)程中出現(xiàn)了重整反應(yīng)。

通過(guò)對(duì)于上述的分析可以得知，焦?fàn)t煤氣的三重整在一定程度推動(dòng)了甲烷的重整反應(yīng)。不僅如此，由于氫氣與甲烷在焦?fàn)t煤氣三重整中表現(xiàn)出強(qiáng)烈的競(jìng)爭(zhēng)作用，故而使得其對(duì)于二氧化碳的轉(zhuǎn)化存在較強(qiáng)的推動(dòng)作用。

2.2 不同工藝對(duì)反應(yīng)性能的影響

目前，在進(jìn)行焦?fàn)t煤氣三重整制合成氣的過(guò)程中，一般采用3種施工工業(yè)，分別是：非催化工藝、催化工藝以及二段工藝。事實(shí)上，不同的工藝在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中，其對(duì)于溫度的要求也存在著不同的標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)于不同工藝下，溫度對(duì)反應(yīng)性能的影響，筆者進(jìn)行了相關(guān)的圖表繪制，具體內(nèi)容見(jiàn)圖2、圖3。

Comparison of Process of Triple Regeneration of Syngas from Coke Oven Gas and Modification of Catalyst

Jiang Guo-liang

China，as a big country of coal，not only has abundant coal resources，but also increases the consumption of coal resources in the actual social production and life process.In fact，in order to further promote the improvement of utilization efficiency of coal resources，the relevant technical researchers to strengthen the coke oven gas triple reforming synthesis gas process analysis and discussion.Based on this，the main process of coke oven gas triple synthesis gas synthesis and catalyst modification.

coke oven gas；triple reforming；synthesis gas；process comparison；catalyst modification

圖2 不同工藝下?tīng)t溫變化對(duì)x（CH4）的影響

TE665.3

B

1003–6490（2016）09–0007–02

2016–08–20

姜國(guó)良（1981—），男，山西渾源人，助理工程師，主要從事化工方面工作。