受國家自然科學基金委員會《中國科學基金》邀請，瀋陽化工大學資源化工與材料教育部重點實驗室許光文教授團隊在《中國科學基金》2021年增刊“迎接黨的百年華誕 持續推進多元投入機制改革——聯合基金三十年回顧與展望”發表資助成果專題文章“褐煤氧化熱解制備高H/C比及富甲烷合成氣基礎與應用”[2021, 35 (S1): 243-250. DOI: 10.16262/j.cnki.1000-8217.2021.s1.039]。
雲南褐煤質軟、高含水、含灰，是轉化難度較大的低階煤資源，難以透過高溫氣流床氣化轉化利用，但高揮發分特點又使其適於（流化床、固定床）中低溫氣化。許光文教授團隊提出基於褐煤氧化熱解制氣的思想，創新建立了橫向耦合預氧化反應的兩種新工藝。前者透過協同半焦氣化與煤熱解制備富氫富甲烷燃氣或合成氣，形成複合流化床聯產工藝；後者透過雙流化床整合褐煤預氧化，形成低焦油流化床兩段氣化技術，實現半焦催化焦油深度脫除和燃氣/合成氣清潔生產。文章從反應基礎研究、工藝中試研究、工程放大與應用、結論與展望四部分闡述兩種工藝在揭示反應規律、反應解耦與重構效應、以及工藝技術開發與應用方面所取得的成果。
底部耦合“高溫氧化氣化”的複合流化床氣化技術本質上實現了“小顆粒燃料”的Lurgi爐氣化反應過程，利用小顆粒原料製備富甲烷、高H/C 比合成氣或燃氣，有效克服Lurgi氣化爐僅適合大顆粒原料的缺陷，可為利用褐煤等高揮發分低階燃料構建“提取富氫揮發分作為化工原料氣、燃燒半焦燃料支撐公用工程”的燃料資源低碳分質利用工業模式提供關鍵核心技術，也對升級現有基於Lurgi氣化爐的煤制天然氣工業技術與過程具有重要的潛在應用。
生物質氣化通常只能利用固定床、流化床等反應器，最高操作在1000 ℃左右，燃料氣化反應過程的焦油生成抑制和脫除一直是該方向極具挑戰的技術難題。基於雙流化床反應系統，創新建立耦合“燃料預氧化”的流化床兩段氣化技術工藝，透過反應解耦與重構，同時發揮利用了反應分級、流態化強化、半焦催化、小顆粒快速反應等技術優勢，實現了生物質、褐煤等高揮發分燃料中低溫氣化的焦油深度脫除，保障了產品氣焦油含量＜100 mg/Nm3的世界先進技術水平。而且，該流化床兩段工藝過程容易放大，潛在解決了國內外兩段氣化低“焦油”工藝在放大其耦合的下吸式氣化反應器存在的困難，為生物質等低階燃料中低溫氣化領域突破“焦油”難題形成了有效可行的技術方案。該專案技術經過放大和應用推廣，已形成多個產業應用工程，證明了技術和其效能的穩定性和可靠性，成為了“低階燃料清潔轉化製備合成氣及燃氣的先進氣化技術”。該成果透過耦合“預氧化”，形成對高含水、含灰、質軟燃料具有特殊適應性的氣化新技術，創新性明顯，有效結合了基礎研究與應用開發，兩方面取得了較豐碩成果。形成的低焦油氣化技術最近2年還得到了加拿大、日本等國的相關企業的關注，正在推進聯合升級研發及海外應用。
據瞭解，《中國科學基金》（中文刊）是國家自然科學基金委員會主管、主辦的綜合性期刊，被北大核心、中國科技核心期刊（CSCI）、中國科學引文資料庫（CSCD）等國內各主要檢索系統及日本《科學技術文獻速報》等國外部分重要檢索系統收錄。（通訊員：瀋陽化工大學田甜）
