石油焦催化气化技术能有效提高石油焦的气化反应活性、降低气化反应温度是石油焦利用很有前景的技术。系统地考察不同催化剂对石油焦气化特性的影响以及对其动力学参数的影响能够指导气化工艺的设计。前人关于石油焦催化气化的研究几乎均是在热重或固定床中进行的,对于石油焦实际工业气化利用而言,石油焦不适合作为固定床气化炉的原料。流化床气化技术具有传热传质充分、炉内气化温度分布均匀、原料适应粒径分布广、气化温度较低等优点,是有前景的石油焦催化气化利用技术。固定床与流化床中气化反应过程的气固相运动方式不同,流化床反应器中石油焦催化气化特性的研究能更准确反映实际类似流动状态炉型中的催化气化反应特性。本文首先利用热重分析仪考察了不同钾盐以及不同氯化物对石油焦的气化反应特性的影响,并进行动力学参数的计算。结果表明:钾盐能有效提高石油焦的气化反应活性;均相模型计算得到的活化能均高于对应收缩核模型计算得到的活化能;催化剂的添加能够降低石油焦气化反应的活化能。另外,本文在流化床中研究了石油焦催化气化特性,研究发现:流化床与固定床中石油焦的催化气化反应特性差别很大,固定床中碳酸钾表现出良好的催化性能,而流化床中碳酸钾表现出微弱的催化效果。流化床中,气固反应的过程中存在剧烈扰动,催化剂易与石油焦分离,焦表面的活性中间体难以形成,从而导致流化床中催化剂催化气化石油焦的效果差。本文提出将石油焦与催化剂混合物在固定床中进行提前热处理,再送入流化床中进行催化气化反应,这种提前热处理的工艺能够有效提高流化床中石油焦的催化气化反应活性。最后本文利用SEM、FTIR、Raman光谱表征方法分别考察了提前热处理条件对焦样的表面微观形貌、官能团以及焦结构的影响。不同提前热处理条件下,焦颗粒的整体结构保持完整,均未见焦表面有明显的孔隙结构。处理温度的升高以及时间的延长会增大脂肪比,并使得焦结构的有序化程度增加。催化剂能够促进石油焦大芳香环结构向小芳香环结构的演变。