中药渣双回路循环流化床气化试验

中药渣是中药材煎煮后的残余物,其热解气化是中药渣类生物质处理应用的重要选择方向。为此,采用带有二级返料装置的循环流化床,对杞菊地黄丸药渣进行了气化试验。以200 ℃热空气为气化剂,研究了二级返料装置开启前后空气当量比（ER）对气化特性的影响,结果表明：①随着（ER）的增大,气化炉内温度升高,燃气热值和燃气中焦油含量降低,气化效率先增大后减小;②二级返料装置闭合时,较好的ER取值范围为0.24~0.30、燃气热值为5 100~5 800 kJ/m³、气化效率为71%~74%;③二级返料装置开启时,理想的ER取值范围为0.26~0.30、燃气热值为5 400~5 900 kJ/m³、气化效率为76%~78%。在二级返料装置开启状态下研究了水蒸气配比S/B对气化过程的影响,结果表明：①空气当量比为0.28时,随着S/B的增大,气化炉内温度逐渐降低,燃气中焦油含量升高,燃气热值先增加后减小,当S/B为0.4时燃气热值取得最大值（6 200 kJ/m³）;②在相同ER条件下,二级返料装置开启状态下燃气热值及气化效率均高于闭合状态。该研究成果可以为中药渣废弃物的高效清洁利用提供参考。     

油泥与木屑共气化协同效应研究

针对油泥和木屑共气化处理工艺,以CO₂为气化剂,利用热重分析系统考察木屑、油泥及其共混物的气化特性,研究了不同比例的混合物共气化的协同效应。利用螺旋气化反应装置对不同比例的混合物进行气化实验,分析对比气化实验三相产物产率的实验值和理论计算值。研究发现：木屑的气化性能优于油泥,混合物中木屑含量的增加可显著提高油泥的气化性能和气化反应活性,油泥含量的增多可增强木屑的气化反应;混合物气化反应的质量损失速率实验值曲线在挥发分析出和气化阶段均低于计算值曲线;混合物气化反应的气相产率随混合物中木屑含量的增大而增大,油泥/木屑质量比为6/4的共混物气体产率可达48.48%,且实验值比理论计算值高20.05%。研究表明,木屑与油泥共气化反应存在显著的协同效应。     

不同煤阶区域预测瓦斯含量临界值的实验研究及应用——以安阳矿区龙山矿无烟煤和大众矿贫煤为例

为了提高对瓦斯突出区域预测的准确性,确定合理的瓦斯含量临界值,分析了不同煤阶煤的吸附特征,搭建了具有温控功能的大质量煤样瓦斯吸附解吸实验系统。实验分析了瓦斯含量、瓦斯压力和钻屑瓦斯解吸指标的相互关系,确定出了不同煤阶瓦斯含量临界值。结果表明：①煤的变质程度越高,煤吸附甲烷的能力越强,区域预测瓦斯含量临界值就越高;②龙山矿无烟煤吸附常数（a）值为43.224～45.013 m³/t,瓦斯压力为0.74 MPa时对应的瓦斯含量最低为10.9 m³/t,Δh₂为200 Pa对应的瓦斯含量最低为10.8 m³/t,确定其瓦斯含量临界值为10.0 m³/t;③大众矿贫煤a值为30.813～33.85 m^3/t,瓦斯压力0.74 MPa对应的瓦斯含量最低为9.04 m³/t,Δh₂为200 Pa对应的瓦斯含量最低为9.3 m³/t,考虑到该矿煤质松软,确定其临界值为8.0 m³/t。现场跟踪考察结果表明,所确定的瓦斯含量临界值安全可靠,该研究成果可为其他类似矿区提供借鉴。     

低阶煤固定流化床热解及半焦气化实验研究

采用固定流化床研究了三种低阶煤的常压热解及其热解半焦的气化特性,探究了样品粒度、反应温度、反应时间及流化气中O2含量对上述过程的影响,确定了循环流化床热解-气化耦合工艺适宜的反应条件。结果表明,在实验选择范围内,样品的粒度基本不会影响热解过程,在水蒸气气氛下,温度越高,热解气体产率越高,半焦产率越低;600 ℃和20 min时能获得最高的焦油产率。循环流化床热解-气化耦合工艺碳的有效利用率率高于原煤固定流化床气化工艺,同时副产煤焦油;温度越高,有效气产率和有效碳转化率越高;实验范围内,O2含量对合成气产率的影响较小,但可以调节H2和CO的相对含量;900 ℃、半焦气化15 min即可获得较理想的合成气产率及有效碳转化率。     

基于Aspen Plus的生物质化学链气化耦合CO2裂解模拟研究

生物质化学链气化耦合CO₂裂解技术能够在产生高品质合成气的同时将CO₂转化为CO,是可以同步实现CO₂增量降低和存量减少的有效手段之一。使用Aspen Plus软件,建立了生物质化学链气化耦合CO₂裂解过程的模型,研究了温度、压力和生物质与氧载体质量比(m(Biomass)/m(Oxygen carrier),简称m_B/m_O)对反应产出合成气组分、气化特性参数和系统热负荷的影响。结果表明：随着温度的升高,反应产出的合成气中CO、H₂含量呈现上升趋势,CO₂、CH₄含量下降,产气热值增大,且在高于800 ℃时趋于稳定,反应温度在1000 ℃以下时,系统产热可以满足反应需要;当反应压力由0.1 MPa提高至0.5 MPa时,H₂、CO含量下降,CO₂含量提高,合成气热值下降,系统整体放热量增大;当m_B/m_O增大时,生物质进料量逐渐增多,氧载体还原产物中Fe含量增大,FeO含量降低,合成气热值上升;当m_B/m_O在0.3~1.3区间内时,系统产热可以满足系统反应所需。耦合CO₂裂解反应器后碳转化率有较大提升,并且在m_B/m_O为0.7时提升最为显著。     

原煤与石油焦共气化反应特性

采用固定床反应器,以水蒸气为气化介质,研究了金山石油焦和3种不同煤阶原煤（小龙潭褐煤、神府烟煤、高平无烟煤）的共气化反应特性,考察了不同煤阶原煤对煤 石油焦共气化反应活性和产物气组成的影响,以及含碳物料的气化反应活性与其CO2吸附量的关系。结果表明,向石油焦中添加一定量的原煤,可在一定程度上改善石油焦的气化反应活性,提高气体产物中H2含量,如小龙潭褐煤的添加量为40%时,其与石油焦共气化反应活性约为石油焦单独气化时的2~3倍,气体产物中H2含量提高了12%;煤与石油焦共气化的反应活性、气体产物中H2以及合成气(H2+CO)含量均按小龙潭褐煤、神府烟煤、高平无烟煤的顺序依次降低;由于3种原煤中活性金属组分含量的不同,其对应的CO2吸附量表现出一定差异。此外,含碳物料的气化反应速率与CO2强吸附量呈线性关系,拟合强度范围为097～099, CO2吸附量可作为表征含碳物料气化反应活性大小的一项指标。     

空气氛围下紫茎泽兰气化条件研究

考察了空气氛围下热解温度、空气流量、升温速率等因素对紫茎泽兰茎干气化特性的影响。试验结果表明,热解温度的提高有利于H2含量的增加,CO、CH4、C2H4含量则随着热解温度的上升而下降;空气流量的增加有利于CO含量的增加,H2、CO2、CH4、C2H4含量由于空气的引进均出现下降现象,在5—10mL／min范围内,燃气组分变化幅度最大;升温速率的增加有利于CH4和CO2含量的上升,H2含量先下降后上升,CO含量则是先升后降。热解温度和空气流量上升均不利于燃气热值的提高,而升温速率增加燃气热值提高。     

热管式生物质气化炉的研究

将高温热管技术引入生物质气化中,开发了一种间接供热的热管式生物质气化炉,对高温热管的传热性能和4种生物质原料(木屑、玉米秆、稻壳和稻草)的水蒸气气化特性进行了研究。实验结果表明,气化炉内床层轴向和径向温度的变化趋势与高温热管启动温度的变化趋势基本一致。反应温度和原料种类影响气体产物的组成。在反应温度为650～950℃时,4种原料的气体产物中H2体积分数均为50%～60%,且随反应温度的升高而增加,H2含量增长率的大小顺序为:木屑>玉米秆>稻壳>稻草;CO2体积分数为15%～30%,且随反应温度的升高而减少,木屑和玉米秆的气体产物中CO2含量高于稻壳和稻草;CO和CH4含量随反应温度的升高变化较小,原料种类对CH4含量影响较小,稻壳和稻草的气体产物中CO含量比木屑和玉米秆高。     

油页岩与褐煤地下共气化模型试验

为了打开劣质能源资源的利用途径,进行了油页岩和褐煤热解干馏以及地下共气化试验。热解时,两者均在400℃开始有大量气体析出,在500℃~600℃达到最大,析出气以氢气和甲烷为主,并含微量的C2和C3的烷烯烃等;地下共气化时,气化剂从空气到富氧空气能够使煤气的有效组分含量大幅提升,但气化剂φ(O2)在30%～50%变化时,得到的煤气的有效组分含量并没有太大差异,因此以φ(O2)为40%的富氧气化时的煤气组分较为经济,此时煤气中有效组分体积分数约为40.79%,热值约5300kJ/m3,沿气化通道方向,页岩层先后出现气体析出峰值,页岩层析出气体中烷烯烃组分的体积分数C2>C3>C4,且其均在1%以下;经历高温燃烧气化后,黄褐色、致密的油页岩变成疏松、分层开裂明显的岩块。     

基于铁基载氧体的市政污泥气化特性模拟及实验研究

基于Aspen Plus软件中的模拟及流化床反应器中的部分实验,研究了铁基载氧体在市政污泥化学链气化中对碳转化效率、合成气组分、硫氮污染物排放等特性的影响。结果表明：燃料反应器中氧/碳摩尔比(n(O)/n(C))的增加提高了污泥的碳转化率,但却降低了CO、H2的浓度,碳转化率趋于平稳时明显减少了羰基硫(COS)和H2S的排放;燃料反应器中温度的提升利于合成气热值和污泥气化率的提高,降低H2S排放量的同时增加SO2的生成;随着水蒸气与污泥质量流量比的增加,H2的摩尔分数明显上升,在其质量流量比超过12时,变化不再明显;空气反应器中空气与载氧体摩尔流量比(空载比)的增加会使载氧体再生程度提高,但空载比增加到1.3时,开始有大量NOx的生成;空气反应器中反应温度的升高对载氧体的再生影响不大,但会导致热力型NOx的产生。     

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。     

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。     

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。     

油漆废渣化学链气化特性及动力学行为

为探究化学链气化技术处理油漆废渣的可行性,通过热重分析仪以及管式炉 在线质谱仪联用研究了以Fe2O3为载氧体的油漆废渣化学链气化特性及动力学行为。热重分析结果表明：随着Fe2O3掺混比例的增加,掺混Fe2O3的油漆废渣热解气化时的总体质量损失量会减少。在升温速率为40 ℃/min时,当油漆废渣中Fe2O3掺混比例(质量分数)分别为10%、30%、50%时,最大质量损失速率相应分别为-27.23%/min、-23.39%/min和-17.12%/min,低于未掺混Fe2O3的油漆废渣热解时的最大质量损失速率-27.56%/min;油漆废渣化学链气化平均活化能分别为192.31、204.81、166.98 kJ/mol,明显低于未掺混Fe2O3的油漆废渣热解时的平均活化能223.29 kJ/mol。管式炉-质谱联用分析结果表明：反应温度为800 ℃,油漆废渣中Fe2O3质量分数为10%、30%、50%时,生成气相产物的低位热值相应分别为7.24、7.36和6.04 MJ/m3,低于未掺混Fe2O3的油漆废渣热解气相产物的低位热值8.76 MJ/m3,Fe2O3加入会降低气相产物的低位热值;当Fe2O3质量分数为50%时,油漆废渣化学链气化生成CO、CH4和H2的活化能分别为22.67、31.94和18.99 kJ/mol,低于未掺混Fe2O3的油漆废渣热解反应生成相应气体的活化能。油漆废渣中的TiO2与反应后的Fe3O4停留在固体残渣中,通过磁性分离装置可对TiO2进行回收。     

基本有机化学工业

TQ204200607112天然气-煤共气化制备合成气热态模拟〔刊〕/欧阳朝斌,段东平…(中科院过程工程研究所)∥化工学报.-2005,56(10).-1936~1941天然气-煤共气化制备通用合成气技术是基于天然气蒸汽转化法和煤气化过程开发的新工艺,通过技术原理分析,可直接制备出H2/CO在1.0~2.0之间可调的粗合成气。用移动床反应器进行热态模拟实验,主要研究了不同操作参数对火焰区温度及合成气有效成分(H2+CO)和H2/CO的影响。结果表明:天然气与氧气在同一位置喷入反应器,控制参数及流量,在不低于1000℃条件下,可直接制备出H2/CO在1.0~2.0之间,有效成分大于…     

流化床中造纸黑液催化石油焦气化特性

利用实验室规模流化床气化反应器,考察了造纸黑液对石油焦水蒸气气化反应的催化效果,并分析了其催化反应机理。结果表明,造纸黑液不仅能显著提高石油焦的气化反应活性,还能大幅提高气化气中H₂的含量。脱水黑液添加量为黑液与石油焦质量之和的10%时催化效果较好,达到相同气化反应速率时的反应温度比纯石油焦气化低200℃左右;在相同反应温度下提高气化反应速率5倍左右,可提高气化气中H₂体积分数约8百分点。黑液中的碱金属活性组分能够破坏石油焦中的C=C芳香结构,同时与石油焦中的碳结合生成活性较高的碳氧复合物C(O),从而提高气化反应速率;碱金属还促进了水煤气变换和CH₄水蒸气重整反应,使得H₂的生成量增多。因此,造纸黑液是一种有效的石油焦气化生产富氢合成气的催化剂。     

1 MWth 煤化学链气化过程模拟

基于Aspen Plus建立了1 MWth煤化学链气化模型,探讨了气化过程中不同煤种(宁夏煤、新疆煤、云南煤)、不同载氧体(赤铁矿、锰矿)、温度、氧/碳摩尔比、压力、水蒸气/煤质量比对合成气组分的影响及实现系统自热平衡运行的条件。结果表明：在700~1200 ℃范围内,随着反应温度升高,3种煤合成气产率及冷煤气效率先增加后趋于平缓;水蒸气/煤质量比在0.5~1.5范围内增大、压力在0.1~3.0 MPa范围内增加都会使合成气产率降低;随氧/碳摩尔比在0.1~1.7范围内增大,合成气产率显著降低,系统由外部供热变为向外放热;当系统实现自热平衡运行时,赤铁矿和天然锰矿载氧体的氧/碳摩尔比分别为1.1和1.5;在保证反应速率和经济成本的前提下,优先选择天然锰矿石作为载氧体。     

粉煤气化与水煤浆气化能耗对比分析

以内蒙古伊泰化工有限责任公司120万t/a精细化学品项目的实际运行数据为依据,采用Aspen Plus模拟软件,对比分析了相同压力下粉煤气化技术和水煤浆气化技术的综合能耗;另外,以水煤浆气化煤制甲醇装置为研究对象,分析了不同压力下水煤浆气化技术的综合能耗。结果表明：在气化单元和变换单元中,于4.2 MPa条件下,与水煤浆气化技术相比,采用粉煤气化技术综合能耗可降低1 249.99 MJ;采用水煤浆气化技术,与4.2 MPa气化压力相比,6.5 MPa的全流程综合能耗降低746 MJ,相对差值为3.8%。     

鼓泡流化床内木屑成型颗粒混合化学链气化特性

木屑成型颗粒的大尺寸、非球形等特点，使其在流化床内的混合特性显著影响化学链气化中三相产物的分布。为研究成型颗粒流化及化学链气化特性，分别在冷态和热态工况下进行了颗粒混合实验和化学链气化实验，研究了不同流化速度下成型颗粒在轴向的浓度分布特性和三相产物组分分布规律。冷态混合实验表明：低流化速度下，成型颗粒浓度分布不均匀，在中上层形成堆积，流化速度适当增加，颗粒与床料混合更充分；热态气化工况中，在隔绝外部蒸汽的条件下，硫化气体体积流量的增加有利于颗粒与载氧体的接触，从而降低了焦炭产量，但缩短了挥发物的停留时间，三相产物中大分子焦油产量上升，合成气有效组分相应下降。     

基于CuMn2O4载氧体的生物质化学链气化热力学分析

建立了以CuMn2O4为载氧体、松木屑为燃料的生物质（B）化学链气化模型,对CuMn2O4载氧体和松木屑之间的化学链气化反应进行了热力学模拟。研究了气化过程中CuMn2O4载氧体的还原过程,考察了燃料反应器内载氧体与生物质摩尔比(n(O)/n(B))、反应温度、水蒸气与生物质摩尔比(n(H2O)/n(B))、CO2与生物质摩尔比(n(H2O)/n(B))等因素对气化反应的影响,分析了空气反应器内载氧体晶格氧的恢复过程。热力学分析表明：CuMn2O4在气化反应中可以提供晶格氧,有效促进松木屑的气化。CuMn2O4载氧体中的Cu和Mn组分在化学链气化反应中分别按照CuO→Cu2O→Cu和Mn2O3→Mn3O4→MnO的顺序逐级被还原,并且Mn2O3优先CuO被还原。以气化系统的碳转化率和合成气产量为主要评价指标,优化的反应条件为：n(O)/n(B)为0.16,反应温度为1273 K,n(H2O)/n(B)为0.40,n(CO2)/n(B)为0.20。在空气反应器内,CuMn2O4载氧体还原后失去的晶格氧经空气氧化后可以恢复到初始状态。