基于氯化镁的石油焦-水蒸气气化过程影响因素分析

以石油焦为气化原料、以氯化镁为催化剂制取氢气,基于Aspen Plus模拟软件建立石油焦-水蒸气气化模型,在验证模型的基础上,进行气化过程的模拟仿真计算,分析不同条件下(气化温度、气化压力、催化剂添加量、H_2O/PC质量比)对石油焦气化制备富氢气体的热力学影响。H_2、CO、CO_2的模拟值与实验值吻合较好,说明此模型具有一定的适用性。结果表明:升高温度会使氢气的体积分数降低,石油焦-水蒸气制富氢气体最适宜温度为700℃;增大压力会使氢气的体积分数降低,石油焦-水蒸气制富氢气体最适宜压力为0.1MPa;增大H2O/PC质量比可以使H_2的体积分数上升,当H_2O/PC质量比为6时,上升趋势变缓,因此石油焦-水蒸气制富氢气体最适宜水蒸气质量流量为石油焦的6倍;随着催化剂氯化镁添加量的增多,H_2的体积分数也会上升,当氯化镁添加量为5%时,H_2体积分数提高4%。     

污泥热解残渣水蒸气气化制取富氢燃气

采用固定床反应器,进行了污泥热解残渣水蒸气气化制取富氢燃气的研究。考察了反应温度、固相停留时间、水蒸气流量及催化剂对气化效果及气体产物组成的影响。结果表明:随着反应温度的升高,气体产率由0.096 7 m3/kg逐渐增加到0.460 0 m3/kg,燃气中H2含量由17.87%逐渐增加到52.44%;在最佳固相停留时间为15min时,气体产率达到0.540 m3/kg;最佳水蒸气流量为1.19 g/min,此时产气量达到最大值0.61 m3/kg,H2含量为64.7%;添加催化剂有利于气体中H2含量的提高。     

CaO对松木锯末水蒸气气化过程的影响

采用CaO在生物质气化过程中通过吸收CO2促进产氢的方法,对生物质松木锯末进行水蒸气气化实验研究。分析了CaO、水蒸气、温度和停留时间对产气组分的影响。实验结果表明:添加CaO能显著提高产氢量。当Ca/B0.5时,产氢量随着Ca/B的增加而显著增加,当Ca/B0.5后,产氢量略微下降。添加CaO后促进了水煤气反应的进行。当温度高于800℃时,添加CaO后,生物质气化挥发分释放阶段与半焦气化阶段出现了重叠,半焦气化反应提前发生。随着温度和停留时间的延长,H2浓度逐渐升高,且在较长时间内维持在较高的浓度。     

生物质回转窑水蒸气气化制富氢气体试验研究

为充分回收高温炉渣颗粒的余热,设计了回转窑热解反应装置。为验证此装置的可行性,对生物质气化制氢进行了试验研究,并对影响气化性能的主要因素,如气化温度(650~950℃)和水蒸气/生物质当量比S/B(0~3.0)进行了研究。结果表明:温度是影响生物质气化反应的主要因素,高温可以降低焦油和焦炭产率,提高气体产量,增加燃气中氢气含量;水蒸气的加入,有利于焦油和低分子碳氢化合物的气化重整以及焦炭的反应,降低焦油产量,提高气体产量,增加燃气中氢气含量,但是过量的水蒸气会导致反应器内温度下降,不利于反应进行。当S/B为2.20时,气化燃气中氢气含量达到最大值53.6%。     

CaO吸附作用对石油焦-水蒸气气化的热力学分析

为提高石油焦气化产氢率与产甲烷率,基于Aspen plus软件建立石油焦-水蒸气气化模型,并引入氧化钙添加剂,研究气化温度、压力、CaO/石油焦质量比、H_2O/石油焦质量比对石油焦气化制取富氢气体与富甲烷气体的影响。结果表明,将氧化钙引入石油焦气化系统可以有效提高氢气和甲烷的体积分数,当CaO/石油焦质量比为3时氢气的体积分数可提高20个百分点,当CaO/石油焦质量比为1时甲烷的体积分数可提高15个百分点;增大水蒸气流量有利于制备富氢气体,而不利于制备富甲烷气体,石油焦气化制取甲烷的水蒸气最佳添加量为H_2O/石油焦质量比为1,制取氢气的水蒸气最佳添加量为H_2O/石油焦质量比为10;低温低压有利于制备富氢气体,石油焦-CaO气化制氢的最适宜温度为600~650℃,最适宜压力为0.1MPa;低温高压有利于制备富甲烷气体,石油焦-CaO气化制甲烷的最适宜温度为600~750℃,最适宜压力为1MPa。     

生物质燃气催化重整净化的特性研究

通过改变生物质燃气重整过程中重整温度、反应时间、水蒸气的添加等参数,考察了国产烃类蒸汽转化催化剂Z405重整净化生物质燃气的性能及对合成气化学当量比的调变作用。结果表明:在Z405的作用下,生物质燃气中CH4和C2转化率均高达95%以上,合成气中CH4和C2的含量分别低于0.500%和0.005%,H2与CO含量有显著增加,CO2含量有所减少。添加水蒸气后H2/CO值较之无水蒸气的添加发生了显著变化,从0.70提高到1.15,气体低热值有所增大。提高重整温度对生物质合成气组分具有显著的调变作用,H2和CO含量增幅随温度升高而增加,CH4与C2组分含量降低幅度也随温度升高而增加。但当重整温度超过780℃时,对合成气组分调整作用不明显。重整生物质燃气组分在60min内无明显改变,未检测到催化剂活性降低、失重及积炭。     

掺混比例对生物质和煤流化床共气化特性影响的试验研究

采用新型床料在鼓泡流化床中进行了2种典型的木本和草本生物质与烟煤的空气-水蒸气气化试验,研究了生物质掺混比例对燃气组分和热值、气化效率及碳转化率等参数的影响规律.结果表明:当松木屑的掺混比例从0%增大到100%时,H2和CO的体积含量分别增加了4.6%和4.4%,CO2的体积含量减少了3%,CH4和CnHm的含量也有所增加;当稻秸的掺混比例从0%增大到100%时,CO的体积含量先从25.8%上升至27.5%,再下降至25.3%,其他燃气组分的变化趋势与松木屑和煤气化的相类似;随着生物质掺混比例的增加,2种生物质和煤共气化的气化效率和碳转化率均有所提高,且在共气化过程中存在协同效应.     

生物质与煤流化床催化气化制备燃气

基于单一流化床两步气化法,以煤作为热载体和发热体,水蒸气为气化剂,CaO为催化剂,在自行研制的流化床热态装置上对生物质（锯木）气化制备燃气进行了研究。探讨了温度和水蒸气与锯木比对燃气组分和低位热值的影响。在所研究的操作参数范围内,（H2 + CO）含量为67.58% ~ 74.9%,燃气低位热值为10719.09 kJ/Nm3 ~ 12002.44 kJ/Nm3。实验结果表明,含少量N2的中热值燃气可以被获得,H2和CO是燃气中最主要的两种气体。随着温度的升高,燃气中H2和CO含量增加,而CH4和CO2含量及燃气低位热值则呈现下降趋势。随着水蒸气与锯木比的增加,燃气中H2和CO2含量增加,而CH4和CO含量则相应的减小。     

城市生活垃圾原位水蒸气气化制氢研究

在固定床反应器中对城市生活垃圾进行原位水蒸气气化制氢研究,考察了加热方式、反应温度以及含水率对城市生活垃圾原位水蒸气气化特性的影响。结果表明,快加热方式有利于提高燃气品质和降低焦油含量;随着反应温度的增加,气体产物含量增加,焦油含量和半焦含量下降,气体组分中H2和CO含量升高,碳转化率从30.49%增加到56.79%;当城市生活垃圾含水率为39.45%时,产气品质最高,气体成分中H2含量达到最高值25.8%,气体的低位热值达到17.02 MJ/m3;温度升高和蒸汽引入能改变半焦产物的表观形貌,并能提高半焦产物的BET以及灰分含量。     

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.