含碳能源化学链气化制合成气研究进展

doi:10.12422/j.issn.1672-6952.2026.03.001

摘要/Abstract

摘要：

在全球能源转型与“双碳”目标驱动下，含碳能源清洁高效利用已成为能源领域的研究核心，其中碳捕集成本低、能源转化效率高、污染物排放少的化学链气化技术，为含碳能源向高值合成气转化提供了重要路径。本文聚焦化学链气化工艺在含碳能源制合成气领域的应用，综述了其相关研究进展并与常规气化工艺进行对比，同时总结了化学链气化与载氧体反应机理。结果表明，与常规气化工艺相比，化学链气化制合成气工艺具有独特优势，煤化学链气化碳转化率高达83.79%，石油焦化学链气化产物中的H₂与CO体积比约为常规气化工艺的5倍，且可实现CO₂的捕集；生物质化学链气化可在较低温度下进行，无需气体分离即可制备高纯度H₂。

关键词: 煤, 石油, 生物质, 化学链气化, 合成气

Abstract:

Driven by the global energy transition and China's dual?carbon goals, clean and efficient utilization of carbonaceous energy has emerged as a core research hotspot in the energy field. Chemical looping gasification (CLG) technology, characterized by low carbon capture cost, high energy conversion efficiency and minimal pollutant emissions, offers a promising route for converting carbonaceous fuels into high?value syngas. This paper focuses on the application of chemical looping technology in syngas production from carbon?containing energy sources. It reviews the research progress in this field, compares it with conventional gasification processes, and summarizes the reaction mechanisms of chemical looping gasification and oxygen carriers. Compared with conventional processes, the unique advantages of syngas production by chemical looping technology are analyzed: the carbon conversion rate of coal chemical looping gasification is as high as 83.79%; the H₂/CO volume ratio of petroleum coke chemical looping gasification is approximately 5 times that of conventional gasification, and it can also achieve CO₂ capture; biomass chemical looping gasification can be realized at a relatively low temperature and can produce pure H₂ without gas separation.

Key words: Coal, Petroleum, Biomass, Chemical?looping gasification, Syngas

中图分类号:

TQ426

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图/表 5

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燃料	组成元素	气化方式	气化产物
煤	C、H、O、N、S元素及无机矿物质	高温气化（水蒸气、O₂、CO₂气氛）^[6]	H₂、CO、CO₂、CH₄^[6]
石油焦	C、H、O、N、S元素及微量金属元素^[10]	高温水蒸气气化^[13]	H₂、CO为主^[13]
生物质	C、H、O元素，灰分含量因种类而异^[11]	热化学法、生物转化法^[12]	H₂、CO、CH₄^[12]

燃料	组成元素	气化方式	气化产物
煤	C、H、O、N、S元素及无机矿物质	高温气化（水蒸气、O₂、CO₂气氛）^[6]	H₂、CO、CO₂、CH₄^[6]
石油焦	C、H、O、N、S元素及微量金属元素^[10]	高温水蒸气气化^[13]	H₂、CO为主^[13]
生物质	C、H、O元素，灰分含量因种类而异^[11]	热化学法、生物转化法^[12]	H₂、CO、CH₄^[12]

技术	碳转化率/%		H₂与CO体积比
技术	最低值	最高值	最低值	最高值
煤气化	69.70^[8]	75.00^[7]	0.90^[8]	1.38^[7]
煤化学链气化	78.00^[31]	83.79^[29]	1.65^[28]	1.87^[29]
石油焦气化	47.88^[12]	60.00^[10]	0.20^[11]	0.90^[10]
石油焦化学链气化	78.00^[31]	85.00^[50]	1.25^[32]	1.72^[50]
生物质气化	80.00^[17]	90.00^[19]
生物质化学链气化	95.00^[30]	100.00^[37]

技术	碳转化率/%		H₂与CO体积比
技术	最低值	最高值	最低值	最高值
煤气化	69.70^[8]	75.00^[7]	0.90^[8]	1.38^[7]
煤化学链气化	78.00^[31]	83.79^[29]	1.65^[28]	1.87^[29]
石油焦气化	47.88^[12]	60.00^[10]	0.20^[11]	0.90^[10]
石油焦化学链气化	78.00^[31]	85.00^[50]	1.25^[32]	1.72^[50]
生物质气化	80.00^[17]	90.00^[19]
生物质化学链气化	95.00^[30]	100.00^[37]