利用Aspen Plus对粉煤气化与水煤浆气化过程的模拟分析

基于Aspen Plus模拟软件,建立了粉煤气化和水煤浆气化过程模拟的模型,选择反应平衡模型以及合适的反应模块,应用Gibbs自由能最小化方法分别对宁夏宁东矿区的三种煤进行气化模拟,参照实际生产指标建立模型,将模拟计算的结果与实际生产中所产粗煤气组分进行比较,结果吻合较好。故该模型对于指导实际生产及预测煤种气化产物具有一定的意义。     

喷嘴结构对粉煤气化过程影响的数值模拟

为研究气化喷嘴对气流床干煤粉气化炉气化过程的影响规律，并对喷嘴结构进行优化，针对具有不同煤粉通道旋转角θ和旋流叶片安装角度α值气化喷嘴的气化炉建立三维模型并进行数值模拟。通过冷态模拟发现：气化室内流体的速度场主要受α值的影响，而θ值对气化室内煤粉颗粒的质量浓度影响更加明显。当θ=60°、α=30°时，煤粉颗粒的弥散性最好，气化室内流体的速度分布、煤粉颗粒的质量浓度以及气化剂分布更加均匀，有利于气化炉气化效率的提高。取喷嘴结构参数θ=60°、α=30°的模型进行气化过程热态模拟，辐射传热采用P-1模型、湍流-化学反应过程采用EDC模型、脱挥发分采用Two-Competing Rates模型。模拟结果显示，该喷射条件下气化室内的流场分布好，气化效率高，合成气有效气组分CO+H₂总摩尔分数达到91.6%，碳转化率达到98.11%。     

粉煤气化工艺中酸性气体脱除方案的选择

通过对MDEA工艺及低温甲醇洗工艺2种方案在气体净化度、溶液循环量、溶剂损耗、流程匹配性、能耗及投资费用等方面的比较,认为粉煤气化技术采用低温甲醇洗工艺脱除酸性气体是较佳方案。     

八极杆碰撞/反应池-电感耦合等离子体质谱法测定渣油中的微量元素

采用微波消解-八极杆碰撞/反应池(ORS)-电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定渣油中Na、Mg、Al、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、As、Mo、Ag、Cd、Sn、Sb、Ba、Pb等22种微量元素的含量。样品用硝酸+双氧水分解后,直接用ICP-MS法同时测定上述微量元素;应用ORS技术,有效地消除了多原子离子对待测元素的干扰;选用Sc、Y、In、Bi等元素作内标混合液校正基体效应和信号漂移,确定了实验的最佳测定条件。结果表明,该方法对22种待测元素的检出限在0.001～0.076μg/L之间,相对标准偏差（RSD）均小于2.66%。该方法简便、快速、准确,可用于渣油的质量控制。     

气化细渣与原料煤的混合燃烧特性

利用热重分析仪对气化细渣单独燃烧及与动力原料煤混合燃烧特性进行研究,考察了掺混比例对混合燃烧特性的影响,分析了混合燃烧过程中的交互作用和反应动力学。结果表明：气化细渣和原料煤掺烧存在一定的协同效应;掺混原料煤的比例越高,混合燃料燃烧反应的活化能越低,其可燃性和综合燃烧特性越好。这可为改进气化细渣的燃烧特性,有效利用气化细渣的热值,降低固废量研究提供参考。     

稻壳成型颗粒化学链气化过程中机械强度演化特性

生物质成型颗粒相对较小的比表面积和较大的颗粒尺寸使其在化学链气化过程中的破碎行为直接影响挥发分脱出速率和碳转化率.为研究稻壳成型颗粒在化学链气化过程中的机械强度演化,建立能够控制气化时间的鼓泡流化床反应器,分别在不同气化温度、流化风量等条件下收集到15～180 s气化后的稻壳焦炭样品,对其表面形貌及机械强度进行了表征....     

超级开架式气化器传热管换热过程的数值模拟分析

超级开架式气化器（SuperORV）是一种以海水为热源的新型气化器,它采用双层结构的传热管,可有效改善传统开架式气化器管束外结冰的状况并提高换热效率,而目前国内对该装置传热性能的研究还较少。为此,对SuperORV关键传热单元--传热管的换热过程进行了模拟研究,建立了SuperORV传热管整体换热过程的传热计算模型。该模型利用两组离散化方程组分别描述了SuperORV传热管气化段和加热段的传热过程,在给定的尺寸和边界条件下对传热管的整体换热性能进行了数值模拟,得到了传热管各个局部的表面换热系数和温度分布曲线,进而推导出了传热管总换热系数和热流密度的分布曲线。海水和外翅片管上的温度分布曲线可用于预测传热管外表面易结冰的位置,传热管总换热系数和热流密度的分布曲线则可为传热管的整体换热性能描述提供帮助。该模型及相关模拟分析可望为该类气化器的设计、选型和运行管理提供参考。     

粉煤加压气化装置中液位计的选型与分析

液位测量是粉煤加压气化装置自动控制系统的重要组成部分,在对液位计详细分类的基础上,对粉煤加压气化项目中常用的液位计进行了综合对比。详细阐述了液位计的选型步骤,并针对HT-L粉煤加压气化工艺,结合各液位计的测量原理,完成了不同介质的仪表选型,并根据现场实际使用效果,对部分液位计的选型进行了分析与改进。     

页岩气富集与高产的地质因素和过程

在查阅大量页岩气研究文献的基础上,考虑到页岩气藏的独特性,结合与其它页岩气藏的横向对比,重点剖析并初步总结了影响美国Fort Worth盆地密西西比系Barnett页岩气富集与高产的地质因素,提出了相应的地质过程概念模型,以期对即将到来的中国页岩气的评价、勘探与开发有些许启示。分析认为,在诸多影响因素中,热成熟度、造成页岩易压裂性因素的存在以及二者的有效匹配,是页岩气能否富集与高产的最重要的因素,其地质过程可归纳为3个阶段,即低熟微裂缝开启生物气逸散阶段、高熟微裂缝胶结裂解气富集阶段、压裂微裂缝开启页岩气高产阶段。     

电感耦合等离子体质谱仪测定生物柴油中微量元素的微波消解工艺研究

采用稀硝酸和过氧化氢溶液对生物柴油进行微波消解,并利用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）对消解后的生物柴油进行微量元素测定,研究硝酸浓度和过氧化氢添加量对生物柴油消解效果的影响,并综合剩余碳含量和剩余酸度作为评价指标。结果表明：当采用6.0 mL浓度为6.0 mol/L的硝酸和2.5 mL过氧化氢的混合溶液对0.6 g生物柴油进行微波消解后,剩余碳含量和剩余酸度分别为5.3%和6.4%;ICP-MS测定Ba,Mn,Mo,Cr,Cu,Ni,Pb,Sr,V,Zn等分析物的加标回收率为94.2%~107.4%,相对标准偏差小于4.33%。     

Shell粉煤气化灰渣环境风险评价

 以3种Shell粉煤气化灰渣为研究对象,采用工业分析、元素分析、XRF和XRD研究其化学组成及特征矿物质;采用微波消解与ICP-MS联用及直接测汞仪测定灰渣中As、Pb、Cd、Cr和Hg质量分数,并测试灰渣的浸出毒性和腐蚀性。结果表明：3种粉煤气化灰渣的主要成分均为无机矿物质和残炭,Hg和As在细渣中质量分数最高,Pb元素富集于飞灰中,Cr元素在3种粉煤气化灰渣中均有一定程度富集。3种粉煤气化灰渣中Hg、Cd和Cr质量分数均低于农用地土壤污染标准管制值和筛选值,但飞灰中Pb质量分数、粗渣和细渣中As质量分数高于农用地土壤污染标准筛选值,应加强风险管控。3种粉煤气化灰渣均无浸出毒性和腐蚀性,粗渣和细渣属于Ⅰ类一般固体废物,飞灰属于Ⅱ类一般固体废物。     

煤气化技术的现状及发展趋势

综述了近年来国内外煤气化技术开发及应用的进展情况,论述了固定床、流化床、气流床及煤催化气化等煤气化技术的现状及发展趋势,比较了国内外主要的煤气化技术,对当前煤化工技术及产业发展中令人关注的热点,如能量高效转化与合理回收方式、煤种适应性、大型化、装置可靠性、污水处理、技术集成以及产业政策等进行了分析和讨论。     

莺歌海盆地原油中微量元素分布特征及其地质意义

采用同步辐射X射线荧光分析技术 ,测定了莺歌海盆地海相原油和北部湾盆地陆相原油中的微量元素含量 ,结果是海相原油富集Cr、Mn、Fe元素 ,陆相原油Cr、Mn、Fe元素含量甚微 ,但却富集Cu元素。如此特征为判识原油的成因类型和源岩追踪提供了有意义的信息     

赤铁矿作用下煤化学链气化过程碳氮元素转化机理

以赤铁矿为载氧体,利用流化床反应装置比较传统煤气化与化学链煤气化的不同特性,同时研究气化温度、水蒸气流量、赤铁矿/煤比(即氧/碳摩尔比)、燃料种类等反应条件对化学链气化特性的影响,并分析气化反应后载氧体基本特性的变化。结果表明,化学链气化呈现2个不同的反应阶段。在初始的挥发分析出阶段,还原性气体与载氧体、NOx的氧化还原反应对碳、氮元素的转化具有重要影响,NO和N2O均明显析出;在煤焦气化阶段,载氧体能够提高半焦反应活性、促进半焦气化和N2O生成,N2O是主要的NOx产物。赤铁矿载氧体中的Fe2O3在气化过程被还原、部分转化为Fe3O4,未发现载氧体烧结现象。     

柴油中微量元素的质谱分析

建立了煤油稀释-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定柴油中Na、Mg、Al、Si、P、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Mo、Ag、Cd、Sn、Ba、Pb等20种微量元素的分析方法。通过优化等离子体功率和载气流速等质谱参数,维持了等离子体工作的稳定性;在等离子体中混入O2,使高浓度有机基体充分燃烧,消除了积炭现象;应用碰撞/反应池(CRC)技术校正了质谱干扰,优化了碰撞/反应气流速;采用Be、Y、In、Bi内标混合溶液补偿黏度差别,校正了基体效应。结果表明,20种微量元素的检出限在2.7~69.6ng/L之间,RSD在1.5%~4.3%范围,加标回收率在92.2%~109.0%之间。方法简便、准确,可用于柴油的质量控制和安全评价。     

修复植物化学链气化中重金属迁移热力学平衡分析

采用热力学平衡计算的方法,研究了富集重金属Cd、Pb、Zn的修复植物在热解/气化和化学链气化过程中重金属的形态分布和迁移变化规律,考察了不同气氛、温度和载氧体的影响。结果表明：铁矿石载氧体的化学链气化明显促进了3种重金属氧化物和碳酸盐的形成,对重金属的氯化物、氢化物和氢氧化物的气态挥发也具有促进作用。在以SiO2、Al2O3分别作为惰性载体的钙基(CaSO4)载氧体化学链气化中,3种重金属几乎都以硫化物生成,高温下的重金属挥发态大幅度减少,其中以SiO2作为载体时有利于PbS的形成;2种载氧体的惰性成分SiO2、Al2O3能与重金属反应生成更加稳定且不易挥发的重金属硅酸盐和铝酸盐,达到固化的效果。在水蒸气气氛下铁矿石载氧体化学链气化中,3种重金属熔融态的生成受到抑制,气态挥发物更加容易生成,其中固态PbO与PbSiO3含量明显增加;而钙基载氧体下水蒸气明显促进了3种重金属熔融态的形成,抑制了高温下重金属的气态挥发,其中Zn的铝酸盐和硅酸盐的生成得到明显促进。与热解/气化相比,化学链气化对重金属固化率有一定的优势,特别是钙基载氧体下的化学链气化。     

铜/铁复合载氧体对煤化学链转化反应活性和碳微晶结构的影响

以铜/铁复合氧化物为载氧体,在流化床反应器中进行煤化学链气化(CLG)实验,采用X射线衍射分析(XRD)和谢乐公式等手段,探究铜/铁复合载氧体对煤化学链气化碳微晶结构和反应活性的影响。结果表明：添加载氧体后,煤气化反应活性增强,其碳转化率达到50%的时间(t50)由14.5 min缩短至9.3 min。从煤焦分子结构演变角度(XRD结果)发现,载氧体的存在影响煤气化过程中碳微晶结构的演变,其存在增加了碳微晶的碳层层间距,降低了层高。碳微晶结构的这些变化促进了煤化学链气化反应的进行。