流化床气化炉具有气化温度适中、煤种适应性宽、可适应高灰熔点高灰高硫煤的气化、结构简单和投资成本低的优点，中科院山西煤化所开发的灰熔聚流化床低压气化技术已经实现产业化应用，并进一步向加压、大型化方向发展。前人对煤焦气化的反应特性的研究局限于单一的气化剂气氛(水蒸气或CO2)，而在实际流化床气化炉中，由于多种气化剂（水蒸气和CO2）同时作用以及气化产物（H2和CO）的影响，使得已有研究结果不能很好地指导工业气化炉的设计和优化。因此，明确加压混合气氛中煤气化的反应特性具有重要意义。本文旨在对加压、多元气体共存体系的煤焦反应规律和机理进行深入研究和认识，为实际气化炉的设计和开发提供基础数据和理论依据。　　本论文选取霍林河褐煤(HLH)、神木烟煤(SM)和晋城无烟煤(JC)三种典型不同煤阶的煤种作为考察对象，采用自制的加压固定床微分反应器，在0.1～2.0MPa和880～1000℃条件下，研究了煤焦与不同混合气氛下的气化反应性并建立了煤焦的气化动力学模型，揭示了煤焦的理化特性在气化过程中的变化及对气化反应性的影响规律，并探讨了混合气氛下加压煤焦气化反应机理。得出了以下主要结论:　　1.加压下煤焦与水蒸气及CO2气化反应特性的研究　　研究表明气化剂分压和系统总压对煤焦气化反应速率的影响具有协同作用。系统总压一定时，煤焦气化速率随气化剂分压增大而增大，但增加的程度逐渐降低;当气化剂分压一定时，煤焦气化速率随总压增大而减小，并且随着气化剂分压的增大，总压对反应速率的影响有减小的趋势。　　不同煤阶煤种的气化速率与碳转化率变化趋势的关系存在差异。煤化程度低的霍林河褐煤焦的气化速率随碳转化率呈直线下降趋势，煤化程度中等的神木烟煤焦的气化速率随碳转换呈“抛物线”型下降趋势，煤化程度高的晋城无烟煤焦的气化速率碳转化率呈“山形”的先增加后减小的趋势，在整个气化过程中，气化速率出现最大值。而且，温度和压力对煤焦气化速率随碳转化率的变化趋势没有影响。　　煤焦气化动力学模型的选择与煤种的物化特性相关，主要受煤阶的影响，而与气化剂的种类和压力无关。体积模型比较适合低阶煤的气化反应过程，而随机孔模型比较适合高阶煤的气化反应过程。总压变化对气化反应活化能Ea的影响较小，而对指前因子k0影响较大，尤其是煤化程度较低的低阶煤种。为了更明确地描述系统总压和气化剂分压对气化反应速率的影响，在传统的n级速率方程和L-H速率方程的基础上，本文提出了一种简单实用的经验速率方程式r=kygasnPtotalm，用于描述煤焦的加压气化反应速率。　　2.加压下煤焦与水蒸气/CO2共气化特性的研究　　煤焦在水蒸气/CO2混合气氛中的反应速率与两种气化剂的浓度、比例相关。当水蒸气浓度低于一定值时，随着CO2的加入，煤焦气化反应速率增加，并逐渐达到最大值，两种气化剂呈现正协同作用;继续增加CO2浓度时，煤焦气化速率从最大值逐渐减小，两种气化剂呈现负协同作用;而当水蒸气浓度高于此值时，CO2的加入具有负效应，会抑制煤焦的气化反应速率。水蒸气浓度的转折点随总压、温度、煤阶的升高而降低。　　煤焦与水蒸气/CO2的共气化反应机理与煤阶和总压有关。对于低阶煤霍林河煤焦，低压时，水蒸气和CO2分别与煤焦不同活性位反应的机理能很好描述共气化反应过程;而在高压时，水蒸气和CO2竞争相同活性位的反应机理更符合实验结果。对于高阶的神木煤焦和晋城煤焦，在实验压力范围内，水蒸气和CO2竞争相同活性位的反应机理模型更适合煤焦水蒸气/CO2共气化反应。　　3.加压下H2和CO对煤焦气化反应的影响　　H2和CO分别对煤焦水蒸气气化和煤焦CO2气化反应有明显的抑制作用，并且，其抑制作用大小分别随H2和CO分压、总压、煤阶的提高而增强，随反应温度升高而减弱。　　H2对煤焦水蒸气气化反应的抑制机理与H2的分压范围有关，当H2分压很低时，H2的抑制作用主要是由H2离解成的氢原子占据煤焦表面活性位所致，而当H2分压很高时，H2的抑制作用主要是由于氧交换反应的逆反应得到加强所致。同理，CO对煤焦CO2气化反应的抑制机理也与CO的分压范围有关，当CO分压很低时，CO的抑制作用主要是由生成的CO分子占据煤焦表面活性位所致，而当CO分压很高时，CO的抑制作用主要是由于氧交换反应的逆反应得到加强所致。　　4.煤焦在加压气化过程中物化性质的变化规律　　水蒸气和CO2与煤焦的气化反应都伴随着微孔的产生和扩展。分析表明，与CO2相比，水蒸气对煤焦比表面积、微孔和表面形貌等结构的影响更加显著;而CO2对煤焦微晶结构的影响较大。随着碳转化率和总压的提高，煤焦的表面积和孔容呈先增大后减小的趋势。　　提高压力促进煤焦表面孔隙结构的发展，半焦表面出现裂纹。随着转化率的提高，半焦的表面由光滑变得粗糙不平，孔结构不断丰富，并可以观察到半焦表面有许多脱落的白色小颗粒，即灰分出现团聚现象。　　随着压力的升高，煤焦的层间距d002逐渐减小，衍射峰2θ和Lc逐渐增大，石墨化程度不断提高，并且煤焦中芳香微晶的含量也随压力升高而增大。另外，随着压力的升高，ID/IG值呈现减小的趋势，煤焦的微晶结构的有序度增强。压力和气氛对煤焦气化残焦的表面含氧官能团的种类和数量几乎没有影响。加压下煤焦比表面积的增加有利于煤焦气化反应，而加压下芳香度fa和ID/IG的变化不利于煤焦气化反应。