碱土金属对石油焦直接制氢的模拟分析

运用Aspen Plus软件建立石油焦气化制氢反应模型,探讨不同反应条件,包括气化温度、气化压力,蒸汽与石油焦质量比以及CaO、MgO质量流量对有效气体体积分数的影响。结果表明,未加入添加剂条件下,高温低压和增加水蒸汽的质量流量有利于氢气的产生;添加CaO可大幅度提高氢气产率,温度和压力对石油焦-CaO气化制氢也有影响,石油焦-CaO制氢较适宜反应条件为:600~650℃,H_2O/PC=10,CaO/PC=3,0.1 MPa。而Mg O对石油焦气化制氢几乎没有影响。     

生物质超临界气化制氢产物高压吸收法分离的气液相平衡分析

通过高压吸收法可以将生物质超临界水气化制氢的气体产物中的CO₂与H₂分离.基于修正的UNIFAC模型、SRK状态方程以及MHV2混合规则，建立了生物质超临界气化制氢产物高压吸收法分离的气液相平衡的计算模型，讨论了CO₂与H₂分离过程中压力和温度等参数对分离效果的影响.计算结果表明：随着分离器中压力的升高，气相产物中H2的摩尔分数增加，CO₂摩尔分数迅速下降，气相中H₂的收率不断降低；随着温度升高，气相产物中H₂的摩尔分数减小，CO₂摩尔分数上升，气相中H₂的收率增加；然而，高压吸收的方法不能将气体产物中的CO、CH₄、C₂H₄、C₂H₆与H₂分离.     

Shell干煤粉气化的模拟与分析

为研究Shell干煤粉气化特点,利用Aspen Plus模拟软件为工具,建立Shell气化炉模型。通过模拟Shell干煤粉气化的压力、氧煤比、蒸汽煤比对气化过程的影响,结果表明,增加压力能够使合成气中的甲烷含量升高,氧煤比和蒸汽煤比对气化温度和合成气组成有重要影响。气化温度随氧煤比的增加而升高,有效气体摩尔分数先增加后减少,蒸汽煤比可以调节气化反应温度。对屯留煤来说,Shell煤气化的最佳氧煤比为0.74~0.80kg/kg,反应温度为1475.6~1580.17℃,最佳蒸汽煤比为0.09~0.13kg/kg,相对应的反应温度为1630.60~1532.11℃。     

Fe_2O_3氧载体四氢呋喃部分氧化制合成气的热力学分析

采用Gibbs自由能最小化法对Fe_2O_3氧载体四氢呋喃(C_4H_8O)部分氧化制合成气反应进行热化学平衡计算,考察了反应物摩尔比n(Fe_2O_3):n(C_4H_8O)、温度和压力等因素对Fe_2O_3氧载体C_4H_8O部分氧化制合成气反应产物的影响,结果表明:随反应物摩尔比增大,合成气摩尔分数及氢碳比(H_2/CO)先增大后减小,在反应物摩尔比为1时,合成气摩尔分数及氢碳比最大;随温度升高,合成气摩尔分数及氢碳比明显增大,800—1 200℃时,合成气摩尔分数较高,氢碳摩尔比在1附近,有利于合成气的制备;随压力增加,合成气摩尔分数及氢碳比减小,低压有利于合成气的制备。在反应物摩尔比为1,800—1 200℃、常压条件下,合成气摩尔分数 95%、氢碳比 0. 94。     

煤灰分对粉煤气化系统的影响

利用流程模拟软件ProⅡ对粉煤加压气化工艺流程进行模拟,通过定性和定量方法分析了不同灰分的煤在气化过程中,对合成气组分、消耗和综合能耗等方面的影响;研究表明,煤中灰分每增加1%,有效气(CO+H_2)摩尔分数降低约0.23%,二氧化碳摩尔分数增加约2.5%,煤耗增加约1.8%,氧耗增加约0.7%,综合能耗增加约1.6%。     

CaO对神木烟煤煤焦-CO_2催化气化反应性及动力学影响研究

在常压、850℃-1 000℃气化温度、固定床上,研究了催化剂CaO含量对神木烟煤煤焦-CO2气化反应的影响,通过改进随机核化模型来计算煤焦气化动力学参数。实验表明:CaO的存在对煤焦-CO2气化反应有明显的催化作用。在850℃-950℃气化温度下,CaO质量分数在15%左右催化效果最好;在1 000℃气化温度下,CaO质量分数在20%左右催化效果最好;添加了催化剂的煤焦样品,指前因子和活化能之间存在一定的补偿效应。     

添加CO_2做气化剂对煤气化的影响

借助Aspen plus流程模拟软件,在进料粉煤、氧气、CO_2和水蒸气总量为定量、CO_2/H_2O质量比为变量的情况下,通过调整CO_2/H_2O质量比、反应氧煤比和蒸汽煤比等参数,分析了当添加部分CO_2为气化剂并且热损失为2%时,产品中有效气体成分、产气率、气化温度等气化性能的变化,并最终确定了添加CO_2的极限配比、最佳氧煤比、最佳水煤比以及最佳操作压力。     

钾长石-硫酸钙-碳酸钙热分解体系的再探索

对钾长石-硫酸钙-碳酸钙体系提钾反应进行了热力学计算,系统研究了物料配比、焙烧温度、反应时间和Na2SO4添加量对热分解体系的影响,最后得出物料摩尔配比为n(钾长石):n(CaSO4):n(CaCO3)=1:1:14,在1423K温度下反应2h,钾长石中钾溶出率为92.02%.当Na2SO4添加量为2.94%时,反应温度可降为1273K,此时钾溶出率可达92%～94%.对焙烧产物进行了XRD分析,得出其主要物相为:K2SO4、3CaO·Al2O3和2CaO·SiO2,与物料摩尔配比1:1:14所确定化学反应的产物相吻合.     

添加CaO对煤热解行为影响的实验研究

为研究高钙碳摩尔比对煤热解过程的影响特性,基于热重红外联用系统与固定床实验系统对宁夏烟煤开展了添加CaO吸收剂的煤热解实验。实验采用钙碳摩尔比分别为0,0.25,0.5与1,结果表明:CaO可显著改变煤失重及气态产物析出历程,添加CaO的热解DTG曲线在400℃与650℃存在失重峰,分别对应CaO水合产物Ca(OH)_2与碳酸化产物CaCO_3分解。此外CaO加入亦降低固态热解产物收率,同时促进热解过程CO,CH_4,H_2产出,并显著改变CO_2析出历程,当钙碳摩尔比由0增至1时,H_2产出增加5.21%,CO产出增加44.13%,CO_2降低17.80%,促进与抑制效果均与钙碳摩尔比成正比。     

水煤浆与甲烷共气化体系的化学计量法分析

为了证实水煤浆与主要由甲烷构成的伴生气共气化反应过程的有效性,科学分析其基本操作特性并预测产物分布,在不涉及反应动力学和反应器设计的情况下,通过化学计量法对该过程进行了基本考察。将反应体系中涉及到的总反应简化为8个非负基本反应的非负线性组合,划出无过剩组分的反应物和产物分布区;根据反应吸热量与放热量相等的原则绘制出不同甲烷进料分率下的热平衡线,进一步将该反应物和产物分布区缩小到热平衡区内。通过对热平衡区的分析表明:水煤浆气化所产生的合成气氢碳比大于0.295,H_2的摩尔分数在29.1%～43.9%;甲烷蒸汽重整产生的合成气氢碳比大于3.0,H2的摩尔分数在75.0%～80.0%;甲烷非催化部分氧化产生的合成气产物氢碳比接近1.82,H2的摩尔分数接近63.1%;通过控制相关工艺参数,可实现合成气的氢碳比在1～2之间连续可调,以满足下游加工需要。水煤浆和甲烷共气化能实现甲烷和煤之间的碳氢互补,降低产物中CO_2含量,提高原料水利用率,同时可有效实现过程的能量互补。