目前的CO2气化技术研究中,用作反应原料的聚合物主要为煤[6-8]、生物质[9-12]、城市固体废弃物[13-14]等。其中煤气化是将煤先进行热解(也称煤的干馏或热分解),热解后生成的焦炭通入CO2进行气化。煤气化技术按照气化炉内煤与气化剂接触方式可以分为:固定床气化、流化床气化和气流床气化[6]。固定床气化的原料一般为块煤或焦煤,将煤从炉顶加入炉内,而气化剂CO2从炉底通入,在气化过程中,固体煤颗粒一边反应,一边缓慢地向炉底移动,最后炉渣从炉底排出。这种气化方式操作简单、作用可靠,有较高的热效率。流化床气化以小颗粒煤为原料,气化剂从炉底通入,在气化剂的气流作用下,煤颗粒处于无秩序的悬浮状态,并不断沸腾,与气化剂充分混合反应,气化效率高。气流床气化是一种并流式气化,煤原料形态有水煤浆和干煤粉两种,水煤浆用泵送入炉内,干煤粉则由气化剂带入反应炉发生燃烧和气化反应。随着催化剂方面的不断深入研究,现在这些关于煤气化技术的研究已经相当成熟[8]。25254
生物质是指包括所有植物、微生物以及动物等在内的各种有机体,即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质[9]。生物质气化即将生物质制备成合成气,它可以通过两个技术途径来实现。第一种是直接将生物质气化后制成合成气。工艺流程主要是将生物质进行热解气化反应,反应完成好再将产物合成液化;第二种是先将生物质热解液化成生物油,然后再将生物油气化制成合成气。国内外对于生物质气化技术越来越关注,关于生物质气化的设备和技术研究也越来越成熟,各种大规模还是小规模均有实际运行的装置[10]。与煤-CO2气化技术相比,生物质二氧化碳气化中催化剂的研究相对较少。主要对一些碱金属( Na,K等)、碱土金属(Mg,Ca等) 以及过渡金属(Fe等) 进行了研究。研究结果表明,碱金属催化剂可以降低反应温度和提高反应速率,并且不同的金属元素对反应有不同的影响;另外,若生物质中本来就含有一些碱金属成分时,这些碱金属也具有催化作用,通过催化功能也可以降低反应温度和加快二氧化碳气化反应速率[11-12]。论文网
可燃城市固体废弃物的数量大,包含的物质种类多,含有大量能源利用价值。与我国相比,一些发达国家对使用气化法处理城市固体废弃物已经进行了大量的研究探索。如Texaco和Shell石油公司研究了加压气化技术;SA公司(瑞士洛迦诺市)研究了无需将垃圾分类的气化工艺,在德国兴建了处理量为20t/h的废塑料处理厂;西门子KWU公司(德国爱尔兰根市)在1993年投入运行了年处理量10万吨的处理厂;加拿大瑞威环保公司开发了垃圾控制气氛氧化焚烧技术,广州劲马动力设备公司已经引进了该技术,应用于龙岗区中心城环卫综合处理厂。然而,由于城市垃圾数量大、种类杂,就我国城市生活垃圾处理而言,关于城市固体废弃物的气化工艺技术研究并不成熟,引进国外的设备费用又非常昂贵,而且由于垃圾成分存在差异,通常很难达到预期的效果[
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