流体力学应用/B35：气化研究
合成气是由含碳原料气化产生的氢气（H2）和一氧化碳（CO）的混合物。自1812年伦敦煤气、照明和焦炭公司首次将其用于商业用途以来，合成气及其基于煤炭的前身（城市煤气、发生炉煤气、煤气）一直对人类社会的发展产生影响[1]。它们照亮了城市，提供了热量和动力，并通过直接使用和转化为液体燃料为车辆提供动力。随着全球能源需求从2006年的水平增长近44%，预计到2030年将达到715 EJ，合成气在工艺热、电力生产和液体燃料方面将变得越来越重要[2]。人们重新重视煤炭气化以增强国家安全，而日益增长的环境可持续性问题也增加了人们对生物质气化的兴趣。气化产生的原产物气体含有必须减轻的污染物，以满足工艺要求和污染控制法规。本文全面概述了用于去除这些污染物的技术。“合成气”一词被广泛用作行业术语，指的是所有类型气化过程产生的产物气。然而，从技术上讲，合成气是由蒸汽和氧气气化过程产生的仅由H2和CO组成的蒸汽流。虽然不完全准确，但本文将使用此行业术语，并使用适当的形容词来保持与行业和已发表文献相关的讨论的清晰性和简单性[3]。合成气有许多用途，从IGCC等热量或电力应用到各种合成燃料，如下所示（图1）。在这些应用中，每种污染物都会造成特定的下游危害。这些危害包括次要的工艺效率低下，如腐蚀和管道堵塞，以及灾难性故障，如催化剂的快速和永久失活。存在多种技术来净化气化产生的粗合成气流。一些方法能够在一个过程中去除多种污染物，例如湿法洗涤，而另一些方法则专注于仅去除一种污染物。有可用的技术可以通过减少气化器内部排放的污染物来最大程度地减少合成气污染；这种方法通常称为“一次性”或“原位”净化。还可以使用各种二次技术在下游反应容器中净化合成气，以满足当今应用的严格要求。气体净化技术根据工艺温度范围进行分类：• 热气净化（HGC）• 冷气净化（CGC）• 温气净化（WGC）。
这些定义存在相当大的歧义，没有公认的指南来区分它们。冷气净化通常描述在接近环境条件下发生的工艺，而热气净化已被用于描述从低至400℃到高于1300℃的广泛条件下的应用。在回顾这些不同类型的煤气清洁之前，将描述要从煤气流中去除的污染物的性质。
[1] Knoef H. 在：生物质气化手册。恩斯赫德（荷兰）：BTG生物质技术集团；2012。[2] 国际能源展望：2010。华盛顿特区；2010年7月。327页。报告编号：DOE/EIA-0484(2010)。[3] Bain RL，Broer K. 气化。在：Robert CB，编辑。生物质的热化学加工：转化为燃料、化学品和电力。英国：John Wiley & Sons；2011。第47e77页。