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本课题以开发煤催化气化制富氢气体的新方法为目的，分三部分对煤焦的催化气化过程进行了较全面的研究。首先，应用两步法(分别在原煤热解和煤焦气化过程中添加氢氧化钙(Ca(OH)2)和钾盐催化剂(K2CO3))，考察不同煤种(大柳塔煤、河北煤、山西煤)在添加Ca(OH)2前后煤焦的水蒸气气化反应性以及气化后残灰中K溶出率的变化。试验结果表明，添加Ca(OH)2对所有煤种的煤焦气化反应都具有促进作用，同时能够提高钾的回收率(最高可达80％)。但是，添加Ca(OH)2的预处理效果根据煤种的不同表现出较大差异，这与煤种的煤化程度和煤中粘土矿物质的赋存量有关。
其次，实验对比考察了三种钙盐(碳酸钙(CaCO3)、醋酸钙(Ca(Ac)2)、氢氧化钙(Ca(OH)2))对煤焦催化气化反应的影响。试验发现，在预处理中添加任一钙盐都能够有效地抑制气化反应中K2CO3催化剂的失活，三种添加剂对煤焦催化气化反应促进效果的排序为：Ca(OH)2≈Ca(Ac)2＞CaCO3。
最后，实验对煤焦的水蒸气/氧气催化气化反应进行研究。试验结果表明在纯水蒸气气化过程中，升高水蒸气分压能够提高淮北煤焦的催化气化速率。在典型的煤焦催化气化条件下(750℃，10％K2CO3)，当气化剂中O2/H2O摩尔比为0.0066，氧气占通入系统中总气量的0.3vol％时，煤焦氧化放热反应与煤焦水蒸气气化吸热反应基本可以维持热平衡。此时制得的气体产物中氢气含量约为60vol％，具有富氢、低一氧化碳和无甲烷的特点。O2/H2O摩尔比、气化温度、催化剂添加量的改变都会影响煤焦水蒸气气化与煤焦氧化反应之间的竞争关系。在热平衡点附近，升高气化温度、增加催化剂添加量对煤焦水蒸气气化反应的促进程度比对煤焦氧化反应略大。