多种废弃物的共气化数值模拟评价

气化技术被认为是一种将废弃物转化成清洁能源的绿色技术,因为它不仅能生产合成气,还不会对环境造成严重的影响,同时残留物还可以用于其他工业生产。了解不同种类的废弃物与木屑混合后的共气化效率对进一步研究气化有着重要的意义。本次研究提出了6种不同的废弃物与木屑混合后的共气化方案。然后以固定床下吸式气化炉的气化过程为例,通过建立数值模型来模拟气化过程中四个不同阶段(干燥、热解、燃烧以及还原)的反应与演化过程,并预测合成气的组分、合成气热值和冷气效率。通过对比模拟结果,得出结论：对于C、H元素含量较低的废弃物,其含量的增加会导致气化效率降低;对于不同种类的废弃物,C、H元素含量越高,共气化产生的合成气热值也就越高,例如鸡粪的C、H元素含量最低,对应合成气热值也是最低的,为3.41 MJ/m³。食物残渣1的C、H元素含量最高,对应合成气热值也是最高的,为3.92 MJ/m³。     

醋糟间歇气化制备燃气试验

醋糟是酿造食醋后所剩余的残渣,由于醋糟具有盐度高、酸性强、自然分解慢等特点,将醋糟气化后制备燃气,对于提高酿醋行业资源利用率、减小环境污染均具有重要的意义。为此,采用单一流化床两步气化方法,以煤作为热载体与发热体,纯水蒸气作为气化介质,在自行研制的实验装置上进行了醋糟气化制备燃气的试验,探讨了气化温度(900~1 000℃)、水蒸气与醋糟质量比(1.23~3.57)对燃气组分(H2/CO、CO/CO2等)、产率、低热值等的影响。在实验研究的条件范围内,燃气中(H2+CO)含量为67.07%~73.72%,燃气产率为0.32~0.72m3/kg,低位热值为10 757.2~11 746.16kJ/m3。试验结果表明:①H2和CO是燃气中最主要的2种气体,随着气化温度的升高,燃气中H2与CO含量、CO/CO2值和燃气产率均增加,而CH4与CO2含量、H2/CO值和燃气低位热值则相应地减少;②随着水蒸气与醋糟质量比的增加,燃气中H2与CH4含量、H2/CO值、燃气产率和低位热值均增加,而CO含量呈现下降趋势。结论认为:该单一流化床两步气化系统能够稳定获得富含氢气的燃气,并可长时间平稳、安全、可靠地运行。     

永清气处理站“三基”建设

中国石油华北油田公司第四采油厂永清气处理站进站阀组担负着华港燃气、富瑞克燃气、铭顺燃气等7家公司区域供气任务,为气化农村建设、居民生活取暖、公司正常生产提供了可靠天然气供应保障。2021年10月1日到目前102天共计输气7216×10⁴ m³,平均日输送气量70×10⁴ m³。     

井下双级串联式水力旋流器数值模拟与实验

利用Euler-Euler法与大涡模拟相结合对井下双级串联式水力旋流器的分流特性和分离特性进行研究,并与实际实验结果相对比。结果表明：入口流量由20 m³/d增加到60 m³/d时,总分流比的范围逐渐变大,且第一、二级水力旋流器的溢流口流量之比与总分流比的变化关系是函数关系;在一定范围内,底流含油质量浓度随着入口流量的增大先减小后增大,随着总分流比的增大先减小后增大;入口流量为25~50 m³/d且总分流比为0.28~0.75时,底流含油质量分数不大于200×10^-6;数值模拟预报的分流特性与实验结果一致,预报的分离特性与实验结果存在一定差异。该模拟解决了文献[23]提出的监测模型难以用于配带双级串联式水力旋流器井下油水分离系统工况诊断的问题,并给出了井下工况调节时总分流比的推荐范围,从而可以为现场应用提供一定指导。     

GC-MSD和GC-SCD在聚合级烯烃原料中痕量硫化物的分析应用

采用闪蒸同步气化进样系统和动态气体稀释系统,建立了聚合级烯烃原料中微量硫化物的GC-质谱检测器(MSD)和GC-硫化学发光检测器(SCD)分析方法。实验结果表明,采用惰性毛细管色谱柱和MSD/SCD检测器,能实现硫化氢、羰基硫和甲硫醇的高效分离和检测。闪蒸同步气化系统较好地解决了气体同步气化和气化后气态硫化物二次冷凝的问题;动态气体稀释系统简化了外标校正曲线的绘制。当硫化物含量在0.022~9.80 mL/m³时,外标校正曲线相关系数大于0.999,硫化物的加标回收率为96.1%~112.4%,相对标准偏差小于5.0%,最低检出限为0.011~0.015 mL/m³。本工作建立的方法满足实际聚合级烯烃原料中硫化物含量的监测和分析要求。     

焦化塔顶油气分离用旋风分离器分离性能实验研究

为了研究颗粒入口数量对旋风分离器分离性能的影响,以延迟焦化工艺的焦化塔顶油气除焦为背景,在一套旋风分离器冷模实验装置上,研究了不同焦粉颗粒入口质量浓度和入口体积流量对单切、双切2种旋风分离器总分离效率、粒级效率和压降的影响。实验结果表明,2种旋风分离器的总分离效率均随入口质量浓度的增大而升高,随入口体积流量的增大先升高后降低;2种旋风分离器粒级效率均随颗粒粒径的增大先降低后升高;2种旋风分离器的压降均随入口体积流量的增大而升高,但随入口质量浓度的增大而降低。当入口体积流量为85 m³/h、入口质量浓度为30 g/m³时,单切旋风分离器最佳总分离效率在98.89%,压降为710 Pa,临界粒径为6μm;入口体积流量为95 m³/h、入口质量浓度为24 g/m³时,双切旋风分离器最佳总分离效率在99.16%,压降为1 110 Pa,临界粒径为3μm。     

低阶煤流化床热解气化新工艺

针对低阶煤流化床热解气化所遇到的问题,对热解炉供热模式、原料煤粒径与颗粒分级、热解气初级冷却与除尘、排灰方式等问题进行探讨,优化工艺过程。新工艺中选择高温半焦为热解炉提供热量,将原料煤磨制成亚毫米级粉粒,磨煤产生的少量粒径小于0.1 mm的细颗粒被分离出来,送往配套的气流床气化炉,与流化床气化炉气体带出的细粉一起进行熔渣气化,提高碳转化率。大量粒径为0.1~1.0 mm的颗粒进热解炉,热解炉出来的气体经适当馏分煤焦油冷却、捕集颗粒物,使温度降至350 ℃左右,采用间接换热模式进一步降温,由此将有机废水产量降至近零水平,实现清洁高效热解气化。以低阶煤4 600 t/d规模的流化床热解气化新工艺为例,干基煤粗粉进热解炉,干燥单元取水约480 kt/a,热解单元不产生有机废水,可产有效气体（氢气和一氧化碳）约1.09×10⁹ m³/a,产煤焦油约81 kt/a,系统碳转化率大于95%,煤焦油、煤气、半焦的产率分别为8.97%,110 m³/t,67.5%,半焦气化产物气中有效气体积分数大于80%。     

液化天然气供气站的工艺设计

〗LNG供气站的设计核心是工艺设计，设计中应注意以下几点：正确处理技术先进性与经济合理性的关系，综合权衡设置费与运营费的比例，力求项目全寿命费用最低；大多数城市LNG供气站均利用空气气化LNG，单罐容积为100 m³的真空压力式储罐广泛用于储存量为1200 m³以下的LNG供气站；为正确设置储罐安全阀的开启压力和排放压力，必须根据储罐的最高工作压力按照规范正确确定储罐的设计压力；储罐上2套独立的液位计和高、低限报警自动切断装置可确保储罐安全运行；空温式气化器的气化能力按用气城市高峰小时计算流量的1.3~1.5倍确定，为便于自然化霜应设置2套空温式气化器切换使用；空温式气化器出口串接水浴式加热器可提高冬季或雨天出口天然气温度，保护碳钢管道并降低供销差；LNG储罐区应设置围堰，消防用水量为喷淋与水枪用水量之和。最后建议，必须尽快颁布国家LNG设计规范，以提高我国的LNG设计水平。     

油品装车期间排气治理技术研究

在分析油品出厂装车期间排气（简称装车排气）性质的基础上,通过对装车排气治理技术对比分析,确定了采用低温柴油吸收-总烃浓度均化-催化氧化工艺治理山东某企业0号柴油、92号汽油、轻石脑油、MTBE的装车排气。在低温柴油吸收的液/气体积比为60~120 L/m³、塔内操作温度为8~14 ℃、操作压力为0.2 MPa,催化氧化反应器入口温度为350~410 ℃、反应体积空速为5 000~20 000 h^-1的操作条件下,净化气中非甲烷总烃排放质量浓度小于20 mg/m³,苯排放质量浓度小于0.001 mg/m³,甲苯和二甲苯排放质量浓度均小于0.003 mg/m³,净化气污染物排放浓度满足环保排放标准和A级企业排放指标要求。该废气治理装置可回收的油气量为2 836.1 t/a,具有一定的经济效益和明显的环保效益。     

四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组页岩气的晚期逸散

为了探讨四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组页岩气晚期逸散方式和强度,应用典型井页岩气层埋藏史、构造特征、压力系数、含气量和页岩岩心物性分析资料,通过页岩气晚期逸散时间和特征分析以及模式构建,指出页岩气晚期逸散的时间为页岩气层晚期持续抬升的整个阶段,从盆缘到盆内五峰组-龙马溪组页岩气晚期逸散开始的时间从早白垩世演变为晚白垩世。页岩储层基质孔隙以纳米级为主、渗透率属纳达西级（平均为0.000 215×10^-3 μm²）、渗透率应力敏感性强（岩心有效覆压从3.5 MPa升高到40 MPa,渗透率降低了两个数量级）。在断裂不发育的页岩气层深埋区,页岩气的逸散为浓度差驱动的微弱扩散。晚期构造作用导致页岩储层抬升或发育开启断裂,随着地应力的释放,页岩储层渗透率增大,且水平渗透率远大于垂直渗透率（地表全直径岩心水平渗透率平均为0.567 8×10^-3 μm²、垂直渗透率平均为0.153 9×10^-3 μm²）。剥蚀露头区附近或浅埋藏带以及开启断裂附近页岩气逸散强烈,且沿层方向逸散强度远大于垂直层面方向。从深埋区到浅埋区再到露头区,以及逐渐靠近开启断裂,随着地应力、页岩渗透率、烃浓度的变化,页岩气沿层方向逸散方式表现为从微弱扩散到较强扩散再到强烈扩散或渗流的渐变特征,且逸散强度有序渐次增大。     

Hydrogen production from co-gasification of asphaltene and plastic

At present, due to the environmental considerations and world energy crisis, there is a growing trend towards using gasification instead of combustion as a thermochemical route for power generation. The purpose of this work was to provide a computer-based model to predict the potential of gasification process for syngas production. The influence of the most important operational conditions namely asphaltene/plastic mass ratio (A/P), steam/fuel ratio (S/F), gasification temperature (T_gas), and equivalence ratio (ER) on gas composition and tar concentration was evaluated. With the asphaltene/plastic ratio (A/P) increasing from 0.2 (wt/wt) to 0.6 (wt/wt), the carbon conversion efficiency (CCE) initially increases from 47.88% to 54.61% for S/F = 0.25, from 49.80% to 54.11% for S/F = 0.5, from 51.83% to 58.36% for S/F = 0.75, and from 52.69% to 60.57% for S/F = 1.0, then steadily decreased. The gas yield also increased from 45.12 (%) to 92.08 (%) with increasing ER from 0.1 to 0.8, while the tar yield decreased from 12.24 (%) to 00.14 (%).     

CFD simulation of entrained-flow gasification of liquid fuels

In this study, a CFD model of entrained-flow gasification of petroleum residue proposed to simulate the effects of some critical parameters such as equivalence ratio and system pressure on carbon conversion efficiency, tar yield, hydrogen concentration, and higher heating value of the syngas. It is a 2D model and steady state, which can be used as a general model to evaluate the performance parameters of other fuels (coal, biomass, and municipal solid wastes) during gasification process. Results showed the equivalence ratio has a negative effect on the higher heating value of the syngas and a positive impact on the gasification efficiency. It also found that the carbon conversion efficiency strongly depends on the equivalence ratio and gasification temperature. The model validated against experimental observations and found to be in good agreement.     

生物质热解气化机理研究进展

生物质的热解气化为一种重要的能源利用手段,研究生物质热解气化的机理,对于控制热解气化过程中燃气的焦油量,减少焦油生成或使其在反应过程中裂解,提高燃气的热值,有着十分重要的指导意义。综述了不同温度下生物质热解的机理研究,以及不同气化介质对生物质裂解的影响。     

A BIOMASS PYROLYSIS GASIFIER APPLICABLE TO RURAL CHINA

A pyrolsis gasifier was developed to make use of indigenous biomass to help solve the problem of rural energy shortage particularly in engine fuel shortage and to reduce pollution. First, (low diagram of pyrolysis gasification system was designed and the sketch of gasifier was drawn. Second, the gasifier thus drawn was made. It was successfully operated with corncob feeding. Its performance parameters were measured in an experimental scheme designed according to an orthogonal test table. A variance analysis was taken of the results were taken to sort out the best experimental condition. A run on such conditions gave a heating value of the gas as high as 12.4MJ/nm³ and without tar, a conversion rate about 60.2%, and a total energy efficiency about 59.3%. Regressive analysis of the data that shows the flow rate of the gas is an exponential function of time. Finally, explanations to the analysis results of the data and what problems of the gasiSSfier to be tackled were given.     

海上油基钻屑热脱附装置研制与应用

油基钻屑环境危害大,经济价值高,处理难度大,国内外研究方向聚焦在实现油基钻屑的无害化处理、资源化利用和经济效益最大化。对油基钻屑处理技术的优缺点进行分析,优选出热脱附法是适合海上平台油基钻屑处理的技术路线。研究了热脱附技术,制定出技术路线图,并制造出第1代热脱附装置,在南海A平台开展测试,测试结果显示,单反应釜设计,处理速度慢,反应釜故障对整个系统影响大; 装置故障率高,处理效率低; 装置集成度低,安装周期长,占地面积大。针对以上问题,将装置改造升级为第2代热脱附装置:增加岩屑箱翻转架,提高上料速度; 双反应釜设计,提高处理速度; 装置集成为制氮装置撬、上料装置撬、热脱附装置撬、尾气处理撬、冷凝换热装置撬5大撬块,并在南海B平台应用。结果显示,占地面积由150 m²减小为120 m²,安装周期由7 d缩短至3 d,装置运行86 d,共处理1 116.4 t油基钻屑,平均日处理量13.0 t/d,最大日处理量21.7 t/d,处理后干渣含油率在1.3%～1.7%。     

CaO/Al2O3复合催化剂催化裂解大豆油制备烃类燃料的研究

以物理混合法制备复合催化剂CaO/Al2O3,采用单因素实验法,在固定床反应器以大豆油为原料进行CaO/Al2O3复合催化剂催化裂解大豆油制备烃类燃料的研究,考察裂解温度、空速、m（CaO）/m（Al2O3）对裂解产物的影响。结果表明：在裂解温度为510 ℃、空速为10.00 h-1 、m（CaO）/m（Al2O3）为2：8的条件下,裂解液收率为71.00%;裂解油组成中烃类质量分数高达80.96%,裂解油的运动黏度(20 ℃)为3.1 mm2/s,酸值为4.1 mg KOH/g,氧质量分数为2.37%,热值达44.79 kJ/g。     

异丁烷-丁烯烷基化体系基元反应网络研究

利用分子模拟方法,对异丁烷-丁烯烷基化反应体系中C₄和C₈碳正离子可能进行的各类基元反应进行了研究。结果表明,对于C₄碳正离子而言,2种伯丁基碳正离子的能量明显较高,而仲丁基碳正离子和叔丁基碳正离子的能量分别比伯正丁基碳正离子低71.94kJ/mol和125.99kJ/mol;对于C₈碳正离子而言,所有的伯碳正离子在结构优化时,均自发地异构成了相应的C₈仲碳正离子或叔碳正离子。这表明异丁烷-丁烯烷基化反应体系中C₄和C₈伯碳正离子不可能存在,或者说存在几率很低。依据量子化学计算结果,确定了异丁烷-丁烯烷基化反应体系中可能存在的碳正离子中间体,依据碳正离子反应假设,确定了12种烯烃质子化反应、29种碳正离子异构化反应、32种碳正离子与丁烯的加成反应、30种碳正离子与异丁烷之间的负氢离子转移反应和18种碳正离子脱附反应。在此基础之上,构建了涉及60个物种和121个基元反应的具有较强预测能力的基元反应网络。     

A BIOMASS PYROLYSIS GASIFIER APPLICABLE TO RURAL CHINA

Abstract

A pyrolsis gasifier was developed to make use of indigenous biomass to help solve the problem of rural energy shortage particularly in engine fuel shortage and to reduce pollution. First, (low diagram of pyrolysis gasification system was designed and the sketch of gasifier was drawn. Second, the gasifier thus drawn was made. It was successfully operated with corncob feeding. Its performance parameters were measured in an experimental scheme designed according to an orthogonal test table. A variance analysis was taken of the results were taken to sort out the best experimental condition. A run on such conditions gave a heating value of the gas as high as 12.4MJ/nm³ and without tar, a conversion rate about 60.2%, and a total energy efficiency about 59.3%. Regressive analysis of the data that shows the flow rate of the gas is an exponential function of time. Finally, explanations to the analysis results of the data and what problems of the gasiSSfier to be tackled were given.