黑液热转化技术及其热动力学模型

黑液中含有大量的有机物和无机物,随意排放会污染环境。传统的资源化处理方法多种多样,目前备受关注的黑液处理法为热转化法。黑液的热转化技术主要分为热裂解、气化技术、水热转化技术。通过3种热分析的动力学模型,从多个角度了解黑液的整个热力学反应过程。综述了近年来国内外关于黑液热转化技术及其动力学的研究成果,为黑液的热处理提供借鉴依据。     

炭化气氛对黑液煤浆及不同煤种气化反应特性的影响

煤气化前阶段的炭化气氛(温度、时间)影响到煤焦的气化反应特性.采用不同的炭化温度和炭化时间制备了黑液水煤浆、普通水煤浆以及其他5种煤的焦样,得到了各种煤焦气化反应的碳转化率;同时,通过扫描电子显微镜分析手段鉴别焦炭表面孔隙分布情况.试验结果表明,相同炭化气氛下得到的7种不同煤焦中,黄陵煤焦的气化活性最高,说明煤化程度越高反应性越低;由于黑液中有机物和无机物钠盐的影响,黑液水煤浆焦的气化特性高于普通水煤浆焦和新汶煤焦.煤焦的气化反应性,不仅与煤阶有关,还和煤焦中含氧官能团和无机化合物的含量有关,同时煤浆中外在添加的无机物组分也影响到煤焦的气化活性.     

纸浆黑液为催化剂的高变质无烟煤水蒸气催化气化的热重与在线质谱研究

以纸浆黑液为催化剂,用热天平的等温法研究高变质无烟煤常压纯水蒸气催化气化反应。通过热重曲线和在线质谱分析解释纸浆黑液催化气化机理;为扣除纸浆黑液中固形物对气化过程的影响,对纸浆黑液和以纸浆黑液为催化剂的无烟煤进行等温实验,通过在线质谱确定了升温段热解与恒温段气化的产物,并得出了消除纸浆黑液影响的煤转化率的计算公式。     

基于热化学平衡机理的生物质气化过程模型

生物质气化是生物质能利用的有效方式之一,通过分析气化过程热化学反应机理,基于气化过程的物料平衡、热量平衡和热化学反应平衡关系,建立了一种生物质气化过程的热化学平衡模型.由该模型模拟计算了锯屑、棉花秸和木粉三种生物质料在以空气为气化剂,不同输入参数(物料湿度和气化剂当量比)下的气化气组分及气体产率,考察了当模型输入参数分别变化时气化气组分、气体产率的变化情况,结果表明该模型输出值与文献值的变化趋势基本相符,模拟具有较好的预测效果.     

开发木材造纸黑液气化生产燃料的新工艺

从事生物质制取能源业务的Chemrec公司于2009年7月13日宣布,将在美国乔治亚洲造纸厂开发木材造纸黑液气化生产燃料的一体化造纸生物炼油厂。     

以纸浆黑液为催化剂高变质无烟煤热天平水蒸气催化气化动力学

以纸浆黑液为催化剂,用等温热重法研究4种高变质无烟煤常压纯水蒸气催化气化反应动力学．采用催化剂有效因子修正缩芯模型,测定温度为750～950℃反应控制时无烟煤碳转化率与时间的关系,并用修正缩芯模型和修正体积模型进行较好拟合,得出这4种无烟煤水蒸气催化气化的反应速率常数、活化能和指前因子,活化能范围为112．838～204．566kJ／mol．除灰含量最高的永安加筛煤以外,其他3种煤的反应速率常数都比加碳酸钠的高．     

开发木材造纸黑液气化生产燃料的新工艺

<正>从事生物质制取能源业务的Chemrec公司于2009年7月13日宣布,将在美国乔治亚洲造纸厂开发木材造纸黑液气化生产燃料的一体化造纸生物炼油厂。     

生物质在超临界水流化床反应系统中气化制氢实验研究

以生物质模型化合物葡萄糖为原料,在温度500～600℃,压力23～37胁范围内,利用新研制的超临界水流化床系统对其气化制氧特性进行研究,讨论了过程主要参数温度、压力、物料浓度以及催化剂添加对气化制氢的影响.实验结果表明:温度对气化影响最大,而压力对气化的影响较小,升高温度和压力都有利于产氢.随着物料浓度增加葡萄糖气化效果下降,在超临界水流化床气化制氢系统中实现30%葡萄糖的连续稳定气化.K_2CO_3提高气化率同时降低了产气中CO含量,ZnCl_2的加入虽对气化率影响不大,但大大提高了氢气的选择性.该文的实验研究验证了超临界水流化床气化制氢系统的有效性.     

生物质加压气化技术的研究与应用现状

生物质气化气可以替代化石燃料用于发电、供热和用于生产合成反应的化工原料,解决日益严重的能源短缺和环境污染等问题.加压气化具有生产能力大、效率高,可降低单位投资成本,减少焦油的产生,有利于后续发电及合成工艺等诸多优点.文章介绍了压力对气化的影响,加压气化存在的主要问题,加压在生物质和劣质煤等联合气化、定向气化制备合成气、IGCC上应用的研究和应用现状.     

稻壳变工况反应动力学研究

采用热重分析仪研究了稻壳变工况气化特性,考察了气化反应温度、气化介质流量和操作压力对稻壳气化反应特性的影响,利用反应动力学理论对压力影响反应活化能的变化进行了计算。结果表明:稻壳气化反应过程中,碳转化率随温度的升高而增加,气化剂流量在60 ml/min以上时可以消除气化剂向外扩散的影响,随着气化压力的提高,气化反应速率加快,稻壳试样的碳转化率有所增加,在同一反应时刻,该增加关系并不是线性的,当压力较高时,空气与稻壳的还原反应所受影响较弱,稻壳气化反应活化能随压力增加先降低后上升,该现象说明压力过高对气化反应有抑制作用。     

串行流化床生物质气化合成二甲醚的模拟

以稻秸秆为研究对象,利用Aspen Plus软件建立了串行流化床生物质气化制取合成气合成二甲醚（DME）的模型,研究了不同气化温度、水蒸气与生物质的质量比（mS/mB）、DME合成温度、合成压力、吸收塔操作压力及吸收剂与DME的配比（nA/nD）对合成工艺的影响.结果表明：对于采用串行流化床生物质水蒸气气化技术制取DME的一步法合成系统,建议气化温度取750℃左右,mS/mB取0.3,DME合成温度取260℃,合成压力取4MPa,用水作吸收剂,吸收塔的操作压力控制在3～4MPa,nA/nD取0.5;在此工况下,1kg生物质（干燥基）所能产生的二甲醚物质的量约为6.1mol.     

高变质无烟煤催化气化动力学及补偿效应

以碳酸钠为催化剂,利用热天平研究了福建建欣高变质无烟煤常压下水蒸气气化反应动力学,在800～950℃测定了碳酸钠加载量从0～18%时该无烟煤气化反应特性,确定了实验条件下碳酸钠催化剂加载饱和浓度,结果表明,加载催化剂后建欣无烟煤气化反应活化能大幅降低.得到了建欣无烟煤与水蒸气气化反应动力学缩芯模型,并给出相应的动力学参数.分析表明,该催化气化反应体系活化能E与频率因子A0之间存在动力学补偿效应,得出其补偿效应方程为ln,A0=8.66×10-5E-0.2827,等动力学温度为1 389 K.     

生物质气化工艺废水特征及预处理实验研究

对生物质气化中试现场产生的废水进行了水质及水量特征分析,针对生物质气化工艺废水固体颗粒含量高、有机物浓度高、难生化降解、废水增量少的特点,采取减压蒸馏及芬顿氧化对生物质气化废水进行预处理。实验结果表明,在85 ~ 90℃、真空度 -0.07 ~ -0.095 MPa减压蒸馏条件下,废水COD、NH₄-N脱除率分别为74.38%、94.46%;在Fe²⁺-H₂O₂体系中,考察了H₂O₂与废水质量比、H₂O₂与Fe²⁺摩尔比、反应时间、H₂O₂浓度对COD、NH₄-N、TOC、TN等的影响,当H₂O₂与废水质量比为8.40%时,可将减压蒸馏蒸出液COD从2.05 × 10⁴ mg/L降至4.11 × 10³ mg/L,NH₄⁺-N从143 mg/L降至11.1 mg/L。     

60kW两段式秸秆气化炉运行特性

研究了上海交通大学热能研究所研制的60kW两段式秸秆气化炉的运行特性.以秸秆为原料在该气化炉上实验,考察原料量、空气过量系数对气化炉生产能力和碳转化率以及气化效率的影响,并分析了气化气成分及热值.数据表明该气化炉各项参数均优于一般固定床气化炉:原料消耗量为100kg/h,ER=0.35时,秸秆气化气平均热值为6599.6010/m~3,产气率为1.88m~3/kg,碳转化率为91.3%,气化效率为84.6%.     

Exergy analysis of biomass-to-synthetic natural gas (SNG) process via indirect gasification of various biomass feedstock

This paper presents an exergy analysis of SNG production via indirect gasification of various biomass feedstock, including virgin (woody) biomass as well as waste biomass (municipal solid waste and sludge). In indirect gasification heat needed for endothermic gasification reactions is produced by burning char in a separate combustion section of the gasifier and subsequently the heat is transferred to the gasification section. The advantages of indirect gasification are no syngas dilution with nitrogen and no external heat source required. The production process involves several process units, including biomass gasification, syngas cooler, cleaning and compression, methanation reactors and SNG conditioning. The process is simulated with a computer model using the flow-sheeting program Aspen Plus. The exergy analysis is performed for various operating conditions such as gasifier pressure, methanation pressure and temperature. The largest internal exergy losses occur in the gasifier followed by methanation and SNG conditioning. It is shown that exergetic efficiency of biomass-to-SNG process for woody biomass is higher than that for waste biomass. The exergetic efficiency for all biomass feedstock increases with gasification pressure, whereas the effects of methanation pressure and temperature are opposite for treated wood and waste biomass.     

高温空气发生器冷态实验研究

概述了发展生物质高温空气气化(HTAG)系统的必要性,为进行生物质高温空气气化的研究,研制了关键部件—高温空气发生器实验装置,并在此装置上进行了冷态实验,结果表明：冷态实验条件下,高温空气发生器可以正常稳定运行,并可以进行下一步热态实验研究;通过冷端调节可以实现高温空气的分流,并且分流出口的流量和压力随鼓风机开度的增大和排烟机开度的减小逐渐增大;进入燃烧室的高温空气量及其流速与鼓风机开度无关,是随排烟机开度的增大而增大。     

Hydrogen-rich gas from fruit shells via supercritical water extraction

In this study, the aqueous conversion of whole fruit shell to hydrogen rich gas under low temperature, but supercritical conditions was investigated. The yields of total extraction products from supercritical water extraction increase with increasing temperature for all runs. The yields of hydrogen (YHs) increase with increasing temperature and pressure for all runs and the increase of YHs with pressure are higher than those with temperature. Compared with other biomass thermochemical processes such as pyrolysis, gasification, air gasification or steam gasification, the supercritical water gasification can directly deal with the wet biomass without drying, and have high gasification efficiency at lower temperature.