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。     

锯木屑在超临界水中气化制氢过程的主要影响因素

以锯木屑混合羧甲基纤维素钠（CMC）为反应原料，利用连续管流反应器，在反应器外壁面温度稳定在650 ℃条件下，对反应压力在17.5～30 MPa，反应停留时间在14.4～50 s，浓度范围为4%～9%（质量分数）的湿生物质浆液进行了超临界水气化制氢实验研究，讨论了气化过程的主要参数压力、温度、反应停留时间以及物料浓度对气化结果的影响.锯木屑在超临界水中接近完全气化，生成气体产物的主要成分是H₂、CH₄、CO、CO₂以及少量的C₂H₄和C₂H₆，气化产物中的H2含量可以超过40%.同时，实现了气化反应液体产物的循环利用.     

加压下煤焦与水蒸气的催化气化动力学研究

以K2CO3为催化剂,利用自行设计的加压固定床反应器进行了神木煤焦-水蒸气催化气化反应动力学研究,并采用n级速率方程和Langmuir-Hinshelwood速率方程考察了水蒸气分压的影响.系统压力为3.5 MPa,气化反应温度分别为600℃,650℃和700℃,其中600℃下水蒸气分压分别为1.24 MPa,1.83 MPa和2.88 MPa;650℃和700℃下的水蒸气分压分别为1.24 MPa,1.83 MPa和2.34 MPa.研究发现,随气化温度的提高和水蒸气分压的增加,煤焦的水蒸气气化反应活性明显提高.采用n级速率方程得到煤焦与水蒸气的反应级数为0.732,活化能为102.63 kJ/mol;采用L-H方程得到活化能为109.23 kJ/mol,其速率方程可以更精确地描述反应气体压力对气化反应的影响.     

连续式超临界水中褐煤一焦化废水共气化制氢

采用连续式超临界水反应装置,以褐煤和焦化废水配制的水煤浆为原料,考察了温度(450℃～600℃)和水煤浆浓度(20%～50%)对褐煤-焦化废水在超临界水中连续气化制氢的影响.结果表明,在褐煤一焦化废水超临界水共气化制氢过程中,存在明显的协同效应.在浆浓度为20%,600℃,25 MPa条件下,褐煤-焦化废水共气化的氢气产率和碳气化率比相同条件下二者单独气化的加权平均值分别增加了141.9 mL/g和6.1%.反应温度是影响褐煤-焦化废水超临界水共气化制氢的关键因素,随着反应温度从450℃提高到600℃,氢气的体积分数与产率分别由21.5%和85.3 mL/g增加到42.3%和371.8 mL/g,碳气化率由18.2%增大到29.8%.碳的气化率随水煤浆浓度的升高而降低,最高进浆浓度可达50%(质量分数),无堵塞现象发生.     

KOH催化煤-CO_2气化反应的特性研究

在STA449 F3型热天平上,采用等温热重法,对不同比例的KOH催化剂和不同粒度的煤样在反应温度650℃~800℃下的气化反应特性进行了研究。实验结果表明:KOH对煤-CO2气化反应有明显的催化作用,在催化剂质量分数10%,反应进行到20 min时,随着温度由650℃升高至800℃,碳的转化率由11%增至70%;在反应前段和后段,催化剂含量对碳的转化率影响不同;随着煤粒度由50μm~70μm增加到100μm~200μm,煤气化反应指数由0.075降低至0.013。在温度为650℃~800℃、催化剂质量分数5%~20%条件下实验,测得催化剂质量分数在10%、温度在750℃时,催化效果最好。     

热解温度对型煤半焦气化反应活性的影响

热解温度是影响煤焦气化反应活性的重要因素.以型煤和相似粒度的原煤为样品在不同热解温度下制备煤焦,研究了热解温度对煤焦/CO2反应活性的影响,并对型煤半焦与原煤半焦的气化性能进行比较.结果表明,褐煤中低温热解所得半焦在1000℃以上时具有较高的气化反应活性;在相同热解温度下,型煤半焦的反应活性稍高于原煤半焦;热解温度为650℃～750℃时半焦的反应活性最高.     

玉米芯与羧甲基纤维素钠的超临界水气化制氢

采用Gibbs自由能最小原理,建立了生物质超临界水气化制氢的化学平衡模型。将该模型应用于玉米芯/羧甲基纤维素钠(CMC)的超临界水气化制氢,分析模拟和实验结果,得到反应温度对化学平衡产物的作用如下:在300—374℃的亚临界区,气体产物的摩尔分数排序为x(CO2)>x(CH4)>x(H2),在375—420℃的低温超临界区,气体产物排序为x(CO2)>x(H2)>x(CH4),在420℃以上的高温超临界区,H2摩尔分数跃居最高,可达65%以上。较高的反应温度有利于提高H2的摩尔分数和气化率,但降低了气体的高热值。获得玉米芯/CMC制氢的最佳温度范围为420—600℃。表明农业废弃物的超临界水气化制氢是一种极具发展前景的能源转化新技术。     

生物质气化制富氢合成气的研究进展

生物质气化制取富氢合成气因其原料的清洁可再生性、产物应用方式的多样性被认为是最具发展前景的制氢方式之一。催化剂对调控生物质气化产物组成及焦油的裂解具有重要作用。本文综述了化石能源制氢、水分解制氢和生物质制氢方法,分析了生物质气化制氢的优势和局限性,以及存在的问题;重点介绍了生物质气化制氢的影响因素(气化剂、反应温度和催化剂)和用于生物质气化的主要催化剂种类(镍基、白云石和碱及碱土金属催化剂)及其特点,分析国内外生物质气化制取富氢合成气和催化剂的研究现状,探讨了催化气化制取富氢合成气的发展前景,提出有待解决的问题和研究方向。     

镍盐的焙烧温度对Ni-Cu/ZrO_2-CeO_2-Al_2O_3催化剂在甲烷自热重整制氢中的影响

以Na2CO3为沉淀剂,在pH为9的沉淀条件下,采用并流沉淀法制备催化剂载体,考察了催化剂的活性组分前驱体Ni(NO3)2的焙烧温度(550、650和750℃)对Ni-Cu/ZrO2-CeO2-Al2O3在甲烷自热重整制氢反应的影响,并采用SEM方法表征了催化剂的表面结构。结果表明,Ni(NO3)2的焙烧温度对Ni-Cu/ZrO2-CeO2-Al2O3催化剂上的NiO颗粒分散性及催化剂的低温活性有很大的影响,650℃焙烧生成的催化剂上的NiO颗粒较小,分布均匀,分散性好,在反应温度650～850℃内,该催化剂的活性明显高于焙烧温度为550℃和750℃制备的催化剂。     

基于3A分子筛和TiO_2载体的钙基碳载体对污泥气化的影响

CaO具有良好的CO_2吸收性能且对焦油裂解有促进作用,可实现污泥气化制取富氢气体,是无害化处理污泥的一种方式,具有较好的应用前景。本文以3A分子筛和Ti O2为载体,分别对Ca O进行改性,制取了CaO-3A、CaO-TiO_2和CaO-TiO_2-3A三种碳载体,研究了不同温度下其作为CO_2碳载体对污泥气化特性的影响。实验结果表明:钙基碳载体和气化温度对污泥气化影响显著,添加碳载体以及提高气化温度均有利于提高H2产量和污泥能量转换效率;CaO-TiO_2-3A性能表现优越,气化温度650℃时,H2浓度高达84.2%,碳转化率最高达46%;气化温度850℃时,H2产量和能量转换率最高。研究表明,CaO-TiO_2-3A碳载体具有优越的污泥催化制氢性能。     

胜利褐煤负载镍生物质气化催化剂实验研究

为获得较低温度下生物质焦油高效裂解气化的廉价型催化剂,基于褐煤富含含氧官能团特点,通过离子交换法将镍负载到胜利褐煤上制备褐煤负载镍催化剂(Ni/SLC)。研究了溶液p H值和炭化温度对催化剂物理化学性质的影响,得到Ni/SLC催化剂最佳制备条件,最后在两段式移动床石英反应器中将催化剂用于玉米芯挥发分的催化气化,研究了催化剂对生成气产量和碳平衡的影响。结果表明:p H值为11,炭化温度为650℃时制备的Ni/SLC比表面积最大达到266.3 m2/g,镍微晶尺寸较小为5.0 nm。催化气化实验表明:650℃下Ni/SLC催化剂具有高的焦油裂解活性,气体产量高达43.9 mmol/g,相当于无催化实验气体总产量的3.3倍;水蒸气气化可将热解焦油完全气化,气体产量为85.1 mmol/g,H2产量高达61.9 mmol/g,占气体总量的72.7%,说明Ni/SLC催化剂可作为生物质催化气化制氢的潜在催化剂。     

鼓泡流化床垃圾衍生燃料富氧气化

在鼓泡流化床上进行两种垃圾衍生燃料(RDF)的富氧气化试验,考察了RDF的热重特性并分析了气化温度、当量比及富氧浓度对气化特性的影响.结果表明:两种RDF均由纤维素及塑料类组分构成.随着温度由650℃升高至800℃,两种RDF产气的H₂、CO及CH₄浓度均逐渐增加,产气热值和气化效率同时提高.当量比增大时可燃组分浓度先略有增大后逐渐减小,但气体产率不断增大.RDF1及RDF2分别在当量比为0.22及0.27处达到最佳气化效率.富氧气化可有效改善气化品质,提升合成气热值,富氧浓度为45%时RDF1及RDF2合成气热值均达到最大,分别为8.6 MJ·m^-3及9.2 MJ·m^-3.     

循环流化床煤气化高温助燃的设计与应用

科达洁能清洁煤气化系统采用高温煤气预热混合气化剂,高温助燃气化剂温度可达到750℃,有效降低了煤耗,提高了煤气热值和气化效率。     

高铝矾土改性对稻草热解与气化特性的影响

在固定床中研究了高铝矾土改性剂及其浓度和反应温度对稻草热解产气特性的影响，选取固定床中最佳实验条件，在流化床中研究了改性高铝矾土床料对稻草气化特性及焦油产率的影响。结果表明，不同物质改性的高铝矾土对稻草热解产气特性的影响不同，4种物质提高稻草热解产气能力的顺序为CaCl2相似文献   

城市污泥流化床中低温空气气化及重金属迁移特性

利用自行搭建的流化床热态实验装置，系统研究了污泥的中低温气化及重金属迁移特性。研究表明，对冷煤气效率和碳转化率影响最大的是气化温度，其次是空气当量比，而一二次风配比和流化数影响较弱。污泥中低温气化的焦油产率较之高温气化明显增加。随着二次风占比和空气当量比的提高，焦油产率单调下降。气化温度由600℃升至850℃，冷煤气效率和碳转化率均呈升高趋势；空气当量比由0.2升至0.4，冷煤气效率呈先升高后下降的趋势，在0.3时达到最大值，而碳转化率则呈单调升高趋势。随着气化温度的升高，污泥中重金属转移至产气、焦油及飞灰的迁移率升高。随着空气当量比的升高，Ni、Cu的迁移率降低，Cr升高，Cd、Zn、As和Pb等其他重金属的迁移率几乎不变。     

整体式新型生物质气化催化反应器的实验研究

在现有生物质气化反应器及焦油处理方法的基础上,开发出一种整体式新型生物质气化催化反应器,并对该反应器进行相关的实验研究。实验研究结果表明:当木粉进料速率为6.48 g/min,空燃比RE为0.23,气化温度在500—670℃,这种整体式新型生物质气化催化反应器内有、无催化剂时对木粉气化产生的燃气中焦油的含量以及气体组分有明显影响;当采用钴与氧化钴的质量分数为20%,氧化钙的质量分数为80%的钴基催化剂作为焦油裂解催化剂,裂解温度为800℃,标态下体积空时为1.8 s的情况下,燃气中夹带的焦油可完全被催化裂解,同时燃气中的气体成分氢体积分数可从无催化剂时的15%提高到有催化剂时的35%,净提高20%。同时也对使用前后的钴基催化剂进行了XRD表征分析,发现氧化钙在生物质气化过程中具有一定的CO2捕集能力。     

城市生活垃圾中聚乙烯塑料流化床气化

引言 城市生活垃圾气化熔融作为新一代的高效低污染垃圾热处理技术,在国外已有一定发展,如Thermoselect技术[1,2]、Siemens技术[1,3]、荏原技术[4]、RCP技术[1]等.上述技术中气化温度大多控制在550～650℃,但根据垃圾组分含量不同,反应条件也随之变化.因此,非常有必要进行垃圾单组分气化研究.我国城市生活垃圾中塑料大约占总质量的8%～20%,见表1.PE大约占塑料类垃圾的50%,其发热量高达43000 kJ·kg-1,所以有效气化PE极具意义.     

纸浆黑液和钙混合催化剂进行高变质无烟煤水蒸气气化的研究

The catalytic effects of single and mixed catalysts, i.e. single 3%Ca and 5%Na-BL（black liquor） catalysts and mixed 3%Ca＋5%Na-BL catalyst, on carbon conversion, gasification reaction rate constant and activation energy, relative amount of harmful pollutant like sulphur containing gases have been investigated by thermogravimetry in steam gasification under temperature 750℃ to 950℃ at ambient pressure for three high-metarnorphous anthracites （Longyan, Fenghai and Youxia coals in Fujian Province）. The mixed catalyst of 3%Ca＋5%Na-BL increases greatly the carbon conversion and gasification rate constant by accelerating the gasification reaction C＋H2O→CO＋H2 due to presence of alkali surfacecompounds [COM], [CO2M] and exchanged calcium phenolate and calcium carboxylate （-COO）2. By adding CaCO3 into BL catalyst in gasification, in addition to improving the catalyst function and enhancing the carbon conversion, the effective desulphurization is also achieved, but the better operating temperature should be below 900℃. The homogenous and shrinking core models can be successfully employed to correlate the relations between the conversion and the gasification .time .and to estimate the reaction rate constant, The reaction acUvaUon energy and pre-exponential factor are estimated and the activation energy for mixed catalyst is in a range of 98.72-166.92 kJ·mol^-1, much less than 177.50-196.46 kJ·mol^-1 for non-catalytic steam gasification for three experimental coals.     

气化剂预热温度对加压湍动循环流化床煤气化的影响

在实验室规模加压湍动循环流化床气化炉上,研究了气化剂预热温度对煤气化特性的影响。结果表明：气化介质温度从400℃提高到700℃后,煤气热值增加21%;煤气中可燃组分H₂和CO浓度分别从10.55%和9.57%提高到13.62%和13.12%;不可燃组分N₂和CO₂浓度分别从61.03%和16.14%降低到57.03% 和13.7%;甲烷含量变化较小;冷煤气效率由49.3%增加到56%。碳转化率和干煤气产率随气化剂预热温度的不同变化较小。实现了循环流化床提升段下部湍动流化、上部环核流动的特殊流场结构,与已有研究结果相比,煤气热值、煤气产率、冷煤气效率都略有提高,更加适合煤气化。     

气流床粉煤气化性能模拟分析

基于Aspen Plus工作平台,运用Gibbs自由能最小化原理,对气流床粉煤气化过程进行了数值模拟,并对流程算法进行了改进。研究了氧煤比、蒸气煤比、压力及粉煤粒径对气化炉出口气体组成、温度、冷煤气效率、碳转化率及有效气产率的影响。结果表明：模拟值和实验值有良好的相似性;氧煤比对气化进程的影响较蒸汽煤比及其它操作条件更为显著;并确定了模拟煤种的最佳氧煤比是0．70～0．80kg／kg,气化炉出口CO＋H2的最大干基体积分数为96．48％,冷煤气效率最高为83．56％,最大有效气产率为1．74m^3／kg;氧煤比每升高0．1kg／kg,气化炉出口温度升高约40℃,而蒸汽煤比每升高0．1kg／kg,气化炉出口温度降低约8℃。