煤氣化的本質和分類

煤的氣化總的講是指煤與空氣、氧氣、二氧化碳、水蒸氣或這些氣體的混合氣進行反應得到各種煤氣的過程。所得的煤氣可用作燃料或化學合成氣、合成液體燃料及其他氣體的原料。煤在氫氣中的氣化叫作加氫氣化。

煤由芳香和氫化芳香結構單元構成，結構單元間有交聯鍵，其周圍有關能團.氣化時，首先脫揮發物，外圍官能團以揮發物形式脫除，部分交聯鍵斷裂，氫化芳香物斷裂揮發或轉變成新的芳香結構，而芳香疊層轉變成小的碳微晶體，微晶體聚集形成焦炭。脫揮發物時也生成了活潑的和不穩定的碳，這些活潑碳既可以直接與周圍的氣體反應也可以失去活性成為焦炭。接著焦炭和揮發分與氧、水蒸氣、氫反應生成CO、H2和CH4。因此，氣化和干餾的差別在于氣化時，揮發分和焦進一步轉變成氣態產物。由于揮發分比焦更活潑，所以煤的氣化效率決定于焦的活性。焦的活性很大程度上又決定于原煤的性質和干餾條件，如加熱速度和制備煤焦時的高溫度。例如，焦的微晶大小決定于原煤的疊層的大小。交聯鍵的斷裂可改善疊層的排列.生成焦粒的開孔結構比原煤多還是少取決于因脫揮發分使孔容積增加及因疊層的平行排列使孔容積減少之間的平衡。其他因素如煤灰的催化活性也影響焦的活性。

事實上，氣化是一種不完全燃燒，它生成CO和H2。在完全燃燒時則生成CO2和H2O。氣化時涉及的基本化學反應與燃燒類似。文獻對這些反應進行了詳盡的討論。本節將簡單地討論這些化學反應，它們的反應速度，氣化時基本的物理現象以及氣化過程的原理。討論的目的是鑒別影響煤氣化的重要的煤的特性，這些特性放在本節后部分敘述。

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