• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
作为碳的水蒸汽气化催化剂的硫酸钾和硫酸铁混合物
  • 作者

    jurgenAdlerklausJ.Huttinger谢克昌

  • 单位

    西德Karlsruhe大学化工研究所

  • 摘要

    本文由三部分内容组成。第一部分为气化动力学的研究;第二部分为细粒石墨的润湿现象和催化剂母体的反应;第三部分为催化剂原位活性化化学。后两部分可以认为是硫酸钾和硫酸铁混合物作为催化剂的碳的水蒸汽气化机理研究。在第一部分内容中作者给出了K2SO4,FeSO4·5H2O及这两种盐的混合物在PVC型焦炭水蒸汽气化中催化活性的研究结果。实验所使用的H2和H2O混合气压力为0.2,1和2MPa,加热速率为4Kmin(-1),温度为800—910℃(1h)。近似重量组成为20%Fe和80%K(总金属量为碳重量的7%)的催化剂混合物在等克分子的H2/H2O混合气中表现出最佳活性。提高压力将加快总的气化速率并将显著地增加CH4的收率。在第二部分内容中,作者通过测定一种细粒石墨的润湿性,进入这种材料的浸透性和在各种温度下经H2/H2O混合气处理后的金属分布,研究了第一部分内容中在碳的水蒸汽气化中显示出很好催化活性的混合催化剂(FeSO4和K2SO4,Fe/K的重量比为1:5)与碳之间的相互作用。通过测定相对重量损失分析研究了分解和转化反应。结果发现,催化剂混合物在650℃形成熔融相而纯硫酸盐却仍然是粉末态。在700℃处理2小时后浸透是完全的,EMPA研究表明Fe和K在石墨基质上的分布是均匀的。然而用纯的硫酸盐进行相同的处理并不引起明显的变化。相对质量损失的测定使作者假定熔融物可能由FeS,FeO,K2和KOH组成。作者进一步假定,K2SO4转化成K2S以至KOH可能受到FeS,FeO或Fe的催化作用影响。作者通过第二部分的研究指出,为分析催化剂的活性状态,尤其是Fe和K的相互催化活性,进一步的研究是必要的。所以在第三部分中,作者采用TGA,DTA,ESCA,EPMA和目测等测试手段研究了各种K2SO4/FeSO4混合物在H2和H2/H2O气氛下处理过程之中或之后的熔融情况。结果发现,元素态铁在加热的早期阶段生成,然后催化还原K2SO4成K2S,而后者很容易被水蒸汽水解成液体KOH。K2SO4和K2S形成一种中间态低共熔点(mp=610℃)混合物,这种混合物有利于碳表面的润湿和K2S的水解。不仅是FeSO4,任何在气化气氛中容易还原成元素态铁的铁盐都可以使用。作者最后提出了包括活化和催化气化在内的总反应模式。K2SO4活化成具有催化活性的KOH的过程如下: Fe盐+? Fe 3K2SO4+8Fe?3K2S+4Fe2O3 Fe2O3+3H2?2Fe+3H20 K2S+H2O?KHS+KOH KHS+H2O?KOH+H2S

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