煤等离子气化反应器优化模拟

介绍了煤等离子气化的工艺过程及煤等离子气化反应器装置的结构形式,建立了等离子体反应器的热流场计算流体力学模型,将此模型应用于单入口、双入口及带保护气的双入口等离子反应器模拟,采用不完全乔勒斯基共轭梯度法对热流体耦合场进行求解。结果表明,采用双入口结构,可提高反应器负荷,在等离子反应器的等离子入口周边设置保护气可降低壁面结焦,当保护气的入口流速为70 m/s左右时,效果较好。     

高压聚乙烯反应器的火用分析与优化

通过对高压聚乙烯反应系统进行Yong计算与分析,结果表明,由传热不可逆造成的内部Yong损为主要的Yong损。一、二、三段反应器的内部Yong损各占其总Yong损的97.78%、98.87%、85.44%。并提出了相应的节能措施和优化方案。     

携带流反应器中稻壳气化过程的火用分析

引言生物质能作为一种可再生的清洁能源,可以减少CO2、NOx、SOx及颗粒物的排放[1],其开发利用受到世界各国的极大关注[2]。生物质气化被认为是生物质利用的最有前途的能源转化方式之一[3],已经成为能源研发与利用的一大研究热点。研究结果表明,气化器或者锅炉是能源转化和利用过程中效率最低的一个操作单元[4],因此,气化器效率的提高能在很大程度上改善整个能源转化过程[5]。在忽略热量损失时,一个绝热良好的气化器的     

煤等离子热解制乙炔反应器可用能利用研究

介绍了煤等离子热解制乙炔的工艺过程及煤等离子热解制乙炔反应器装置的结构形式。通过对煤等离子热解反应器系统的热力学分析,得出了该反应器系统的分析模型,分析了（yong）损失产生的原因,提出降低损失的措施。改进后的反应器系统采用淬冷器、换热器的多级热传递及原料的预热等热量利用方式。实验结果表明,改进后的反应器系统的（yong）损失由改进前的591．4kJ／kg—coal下降为448．0kJ／kg—coal,减少了24．2％。     

流化床-气流床耦合反应器中煤气化特性

利用化工动力学软件CHEMKIN建立了流化床-气流床耦合反应器等效网络模型,在φ300 mm反应器中的煤气化实验结果基础上,充分考虑耦合反应器不同区域物料间两相流动、传质传热,对耦合反应器各部分流体力学特征以及耦合反应器中不同区域的化学反应进行了分析。利用模型对飞灰的碳转化率、耦合反应器的碳转化率、耦合反应器内温分布及物料停留时间进行计算,结果表明,流化床耦合气流床反应器后,气流床可将出口飞灰碳转化64.1%,实现了耦合反应器对飞灰的再气化;耦合反应器煤气化系统的碳转化率由单独流化床的84.9%提高到92.2%。     

煤炭气化用循环式流化反应器

1反应器流程及设计条件波兰冶金动力设备研究院(IEiUH)于1979～1986年间进行了煤炭气化用流化反应器研究,该反应器的处理能力为每小时50公斤煤.流化反应器内装有热交换器.每公斤干煤可获得0.074公斤中热值煤气,其热值为16MJ/m~3,含有18～30%H_2,18～24%CH_4,20～22%CO,10～21%CO_2和2～5%N_2.     

基于等离子气化煤的化工动力系统优化

化工工程通常具有较大的原料与动力消耗,而等离子气化煤耗水、耗电,亚临界火电机组又存在低负荷运行时热效率低的问题.利用Aspen Plus对化工系统与亚临界火电系统进行建模,然后对化工系统开展分析,据此建立了一种以等离子气化煤为核心的甲醇电联产系统,并以能量的梯级利用为指导对联产系统的参数与流程做了优化.结果表明:相比于...     

基于平衡常数法的Texaco气化模型

分析了Texaco气化技术的特点，建立了基于多个化学反应的平衡常数法的气化模型．在模型中，根据组分平衡、化学平衡和能量平衡，利用平衡常数法，可以由燃料性质和运行条件计算出口气体化学成分，得到了Texaco气化炉的一维模型．并通过实验数据，对模型进行了校核讨论．结果表明，模型计算值和实验值吻合得较好．     

褐煤加压气化的(火用)分析

本文简述了(火用)的基本概念及(火用)的常用算法。以第一代鲁奇炉用于褐煤加压气化为例,进行了气化炉的(火用)衡算和(火用)损失分析,绘制了气化炉的畑流图,找出了(火用)损失源。初步探讨了影响气化炉(火用)损失的主要因素和改进途径。     

煤等离子热解制乙炔热流场模拟的对比研究

简要介绍了煤热解制乙炔反应器的流程以及该工艺存在的结焦严重,热能损失较大,连续稳定运行时间短,整体反应器效率低,负荷小等缺陷,为了减少或抑制煤这种不足,利用GAMB IT前处理和FLUENT数值模拟软件针对工艺在不同保护气速度下进行了热流场的优化模拟及对比研究(默认等离子的温度5 000 K),并最终得出了保护气速度为70 m/s,煤热解的反应空间是最大的,有利于反应的充分进行,热量的利用率较高,此时出口截面的温度约为3 700 K,出口截面的速度约为18 m/s,防止结焦的效果最好。     

煤在等离子体热解制乙炔工艺过程优化研究

煤等离子热解制乙炔工艺是传统电石法制乙炔的潜在替代新工艺,对该工艺过程进行优化是研究的重要方向。首先建立煤在等离子体热解制乙炔反应器数学模型并进行数值模拟,然后通过反应器结构优化、采用惰性隔离气体及工作气体再循环等措施,能使煤在等离子体热解制乙炔工艺过程连续运行时间延长2倍左右,乙炔转化率提高10%左右、降低了乙炔比能耗5%左右。     

等离子体煤热解与气化工艺的研究进展

介绍了煤在热等离子体中转化为小分子化合物的2个重要过程,即等离子体煤热解和气化的基本原理、应用及发展状况。在非氧化性气氛中,煤热解生成的气体产物主要是乙炔、氢气、一氧化碳,此外还有甲烷和乙烯等小分子烃,乙炔的收率与煤种、粉煤粒度、反应器结构、粉煤进料方式、进料速度及操作条件密切相关,等离子体中氢的存在有利于乙炔的产生;在氧化性气氛中,煤气化产物主要是一氧化碳和氢气,煤中碳的转化率达95%,合成气体积分数约85%,二氧化碳体积分数低于5%。指出等离子体应用于煤转化过程是煤洁净利用的有效方式,具有潜在的工业化应用前景。     

等离子体裂解煤反应器内气固混合行为的三维模拟

采用FLUENT对2 MW和5 MW等离子体裂解煤反应器内气固混合行为进行了三维数值模拟.结果表明,2 MW反应器内的煤粉颗粒能够射入气流中心,气固两相混合均匀,而5 MW反应器内的煤粉颗粒不能穿透射流,主要集中在壁面附近,反应器放大效应明显,所得模拟结果与热态试验结果吻合较好.进而应用此模型对不同粒径和入射速度进行了模拟计算,结果表明适当地增大粒径和颗粒入射速度都有利于提高气固两相的混合效率.     

热等离子体裂解煤制乙炔的研究进展

热等离子体裂解煤制乙炔过程为煤的直接化工利用提供了一条有前景的、清洁的转化途径,有望成为替代传统的电石法乙炔生产工艺的新技术。本文对等离子体煤裂解制乙炔的实验室及工业中试研究进行了评述,综述了该过程在反应体系热力学分析、实验室和工业中试规模实验研究以及产物气急冷技术等方面的研究进展,分析了该过程在工业化进程中尚存在的关键性问题,提出有待深入开展的基础研究方向。     

热等离子体煤制乙炔裂解气烃类循环过程分析

针对等离子体煤裂解制乙炔过程, 提出了将过程裂解气中副产的烃类分离, 循环输入等离子体反应器的新型工艺流程。基于新疆天业2 MW示范平台装置的典型运行参数, 采用热力学分析手段, 理论上分析了该工艺流程对于体系乙炔产量、单位质量乙炔煤耗和裂解电耗等的影响。结果表明, 裂解气烃类循环可以有效提高裂解气中乙炔浓度和产率, 同时减少煤粉输送气等流程气体的使用。典型操作条件下, 采用裂解气烃类循环工艺可以增加35.6%的乙炔收率和13.4%的氢气收率, 降低30%的单位乙炔煤耗和裂解电耗, 是高效可行的优化方案。     

Ash-agglomerating gasification of coal in a spouted bed reactor

Australian bituminous coal (Hoskisson) was gasified with oxygen and steam in a 0.4m diameter spouted bed reactor at atmospheric pressure and temperatures of 1050–1170 °C to produce medium calorific value gas. High-ash agglomerates fell through the throat of the spouted bed under restricted gasification conditions, with no simultaneous loss of coal. The effects of temperature, steam-oxygen ratio, coal feed rate and coal size on carbon conversion, production of ash agglomerates, gas composition and decompsition of steam were established.     

Influence of ash agglomerating fluidized bed reactor scale‐up on coal gasification characteristics

To study the influence of fluidized‐bed reactor scale‐up on coal gasification characteristics, a model of the ash agglomerating fluidized‐bed reactor has been developed using an equivalent reactor network method. With the reactor network model, the scale‐up effects of a gasifier were studied in terms of the characteristics of the chemical reactions in the jet zone, the annulus dense‐phase zone and the freeboard zone. Results showed that the changes occurred in the inequality proportion of the volume of the jet zone during the reactor scale‐up. Taking into consideration the utilization of a portion of the backflow gas, the expansion of the jet zone volume and the coal particle residence time, the temperature of the jet zone was increased from 1592 to 1662 K. Also, both the annulus dense‐phase zone temperature and the freeboard zone temperature decreased, causing subsequent decrease in the carbon conversion efficiency. © 2014 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 60: 1821–1829, 2014     

基于化学链制氧的煤气化集成系统工艺参数分析

利用化学链制氧（chemical looping air separation,CLAS）取代传统空气分离制氧技术,提出了基于化学链制氧的煤气化集成系统。以Mn2O3/Mn3O4为氧载体,依据Gibbs自由能最小化原理,利用Aspen Plus对该集成系统进行模拟研究。结果表明,当还原温度高于840℃时,还原程度和粗煤气温度不随还原温度增加而发生明显变化,H2、CO和CH4流量及含量变化趋势较平缓,冷煤气效率为80%左右;随CO2循环比增大,水蒸气用量逐渐减少,粗煤气中H2流量和含量降低,CO流量和含量升高,CH4流量和含量基本不变,冷煤气效率升高,粗煤气温度降低。气化压力变化对粗煤气中H2、CO和CH4流量和含量无明显影响,气化压力升高会降低冷煤气效率,提高粗煤气温度。     

Design of laboratory reactors for the measurement of catalytic carbon and coal gasification kinetics

A great deal of conflicting experimental kinetics results have appeared for catalytic carbon and coal gasification by water and carbon dioxide. The reason for this can in large part be attributed to inhibition of these reactions by their products and the influence of this product inhibition on the measured kinetics in different laboratory reactor systems. The measurement of differential rates and the determination of true kinetic values requires the use of feed streams with an excess of water and hydrogen for the catalytic CH₂O reaction and an excess of carbon dioxide and carbon monoxide for the catalytic CCO₂ reaction. Recommendations are put forward for the design of laboratory reactors for the measurement of catalytic carbon and coal gasification kinetics.