淮南煤气化工艺过程模拟

采用Aspen Plus软件对淮南煤气化进行了稳态流程模拟研究,结果表明:O2流量的增大导致气化温度快速升高;合成气中CO、H2以及有效合成气(CO+H2)的体积分率随O2流量的增加呈先增大后减小的趋势;CO2和H2O的变化趋势则相反。氧煤比在0.03~0.17kg/kg区域内,有效气体积分率均大于60%;且在氧煤比为0.1kg/kg时,有效合成气体积分率达到最大值64.2%。氧煤比在0.06~0.14kg/kg区域内,汽氧比的增大会导致气化温度随之减小,并直接影响合成气组分。合成气中,CO、H2、CH4以及有效合成气(CO+H2)的体积分率随汽氧比的增大而降低;H2O和CO2体积分率则随之增大。     

甲烷常压非催化部分氧化制合成气研究

考察了常压下甲烷非催化部分氧化制合成气过程中,甲烷转化率、气体产物产率以及积炭率随反应器温度、进气配比、原料气流量变化的影响。通过考察反应器温度对制备合成气过程的影响结果,分析了甲烷非催化部分氧化制合成气过程的反应机理。     

合成气直接合成二甲醚的工艺研究

本文考察了二氧化碳浓度、空速、温度在合成气直接合成二甲醚过程中对双功能催化剂的影响，结果表明，合成比2．85，在CO2浓度4．2％－7．15％范围内，随着CO2浓度增加，CO的转化率和DME的选择性逐渐下降，在进气空速1300－3200h^-1范围内，CO的转化率和DME的选择性随空速的增加而减小，但在1500h^-1左右CO的转化率和DME的选择性较高；在反应温度265－300℃范围内，CO的转化率和DME的选择性随浊度的升高而增加，但在285－300℃之间两者变化不大，最佳条件：CO2浓度5．2％，空速1500h^-1,温度285℃。     

甲烷空气催化部分氧化制含氮合成气的研究

采用常规的浸渍法制备了镍基催化剂和经过镧改性的镍基催化剂,研究了甲烷催化部分氧化制备含氮合成气的催化功能,结果说明,镍含量在8％时催化活性达到最好,同时加入镧进行改性后催化剂的活性和选择性有所提高;该催化剂对甲烷空气催化部分氧化制合成气在常压下具有较高的转化率,随压力升高,转化率明显下降,并且积极严重,通过向体系加入H2O和CO2可以提高加压条件下甲烷的转化率并抑制催化剂积碳,还可以获得H2／CO接近2的合成气,满足合成液体燃料的要求。     

添加气对直流等离子体转化甲烷制C2烃的影响

在低温(300~500 K)常压下,考察了不同性质的添加气二氧化碳(CO2)、氩气(Ar)和氢气(H2)(添加气摩尔浓度0%~80%)对直流冷等离子体转化甲烷制C2烃反应的影响。研究结果表明:CO2虽能在一定程度上提高甲烷转化率,但不利于C2烃的生成;Ar和H2有利于提高甲烷的转化率和C2烃选择性;添加气体对C2产物的分布研究发现:CO2有利于C2H4的生成,添加气Ar不影响产物C2烃的分布,H2在一定程度上促进了C2H4的生成;在实验考察范围内,增加体系的能量密度有利于提高甲烷的转化率;CH4-CO2体系中,C2烃选择性随能量密度的增加而升高;CH4-Ar体系中,C2烃选择性随能量密度的增加变化不大:CH4-H2体系中,C2烃的选择性随能量密度的增加呈现先升后降的趋势。     

化学链重整制合成气过程模拟

基于化学链重整原理,以甲烷为原料,运用Aspen Plus对化学链重整制合成气系统进行了模拟,并研究了燃料反应器温度TF、水甲烷比W/M及NiO甲烷比Ni/M对重整气组成、合成气产率Y、系统效率η影响。结果表明,化学链重整气组成模拟值与实验值吻合较好。提高TF,重整气中CO、H2O含量有升高趋势,H2、CO2含量略微降低;随着W/M增加,重整气中H2、CO2含量升高,CO含量降低,合成气产率Y几乎不变,系统效率η呈现降低趋势;Ni/M增加,重整气中H2、CO含量以及合成气产率Y呈现先升高后降低趋势,效率η下降,且Ni/M=0.8时,合成气产率Y取得最大值。     

CoMoO4负载Mo-V-Cr-Bi氧化物催化剂上甲烷部分氧化的研究

研究了CoMoO4负载Mo-V-Cr-Bi氧化物催化剂上甲烷部分氧化反应,发现反应存在一转折温度,当反应温度低于此温度时,CO是主要产物,而部分氧化产物甲醇的选择性低于20%,而当反应温度高于此温度时,CO的选择性大大降低,而CO2的选择性大大升高,主要产物变为CO2,甲醇的选择性降为0。在O2完全反应的时候,总会有H2生成,特别当反应温度高于转折温度的时候,H2的生成量大大增加。     

三相床中合成气一步法制二甲醚的研究

在反应压力3－5MPa、温度230－270℃,以医药用石蜡油为惰性液相介质,C302铜基催化剂和CM－3－1改性分子筛组成的复合催化剂,在不同催化剂配比,研究了在三相搅拌釜中合成气（CO、CO2、H2）一步法合成二甲醚的反应。结果表明随着温度升高,碳的转化率增加、二甲醚的选择性增加、甲醇的选择性降低;随着压力的增加,碳的转化率升高,二甲醚的选择性增加、甲醇的选择性降低;合成二甲醚催化剂CM－3－1比例提高时,反应转化率降低,二甲醚的选择性提高。     

浆态床合成气制二甲醚反应器数学模拟

建立了包括液相返混和催化剂颗粒沉降的合成气一步法制二甲醚浆态床反应器的数学模型,模拟计算了空速、原料气组成、反应温度、反应压力等反应条件对反应的影响。计算结果表明,CO转化率和二甲醚的选择性随温度增加、压力增大而提高,在一定温度、压力条件下,CO转化率随空速增大而减小,合成气含有一定量的CO2有利于CO转化率增加。     

合成气一步法制二甲醚工艺条件研究

研究了三相床反应器中合成气一步法制二甲醚的工艺条件,催化剂是由甲醇合成催化剂与甲醇脱水催化剂均匀混合组成的双功能催化剂.在温度220～265℃、压力4～5MPa、空速1～2 L/(g·h)的条件下,分别考察了温度、压力和空速对二甲醚合成反应中CO转化率及二甲醚选择性的影响.结果表明,在上述各因素相应的范围内,,随着反应温度的升高,CO转化率、DME选择性逐渐增加;随着压力的升高,CO转化率、DME选择性逐渐增加;CO转化率、DME选择性随空速的提高而逐渐减小.与固定床实验结果相比,三相床反应器中CO转化率略低于固定床反应器.     

生物质粗燃气自热重整调变的热力学分析

运用吉布斯自由能最小化方法对生物质粗燃气自热重整过程进行了热力学分析,研究了重整反应过程中的温度,O2/CH4摩尔比及焦油摩尔分数等因素对平衡产物组成的影响规律。研究结果表明:低温有利于CO歧化与加氢反应,而高温促进了CH4和CO2的转化,提高合成气H2+CO摩尔分数,降低H2/CO摩尔比。O2/CH4摩尔比的增加有利于生物质燃气从部分氧化反应向完全氧化反应转变,促进了CH4的重整反应而抑制了CO2的转化;O2/CH4摩尔比的增加降低了合成气H2+CO摩尔分数,降低了H2/CO摩尔比,在重整后的生物质粗燃气中,n(H2)/n(CO)≈1。积碳量随温度升高和O2/CH4摩尔比的增加逐渐减少,随着焦油(C10H8)物质的量的增加而增加。焦油物质的量增加提高了合成气中H2与CO摩尔分数,是重整反应的重要原料。优化的生物质燃气自热重整反应条件为温度1 023 K,O2/CH4摩尔比0.7,焦油摩尔分数<1%。     

Carbon dioxide reforming of methane with a free energy minimization approach

Carbon dioxide reforming of methane to syngas is one of the primary technologies of the new poly-generation energy system on the basis of gasification gas and coke oven gas. A free energy minimization is applied to study the influence of operating parameters (temperature, pressure and methane-to-carbon dioxide ratio) on methane conversion, products distribution, and energy coupling between methane oxidation and carbon dioxide reforming methane. The results show that the methane conversion increases with temperature and decreases with pressure. When the methane-to-carbon dioxide ratio increases, the methane conversion drops but the H₂/CO ratio increases. By the introduction of oxygen, an energy balance in the process of the carbon dioxide reforming methane and oxidation can be realized, and the CO/H₂ ratio can be adjusted as well without water-gas shift reaction for Fischer-Tropsch or methanol synthesis. This work was presented at the 6 ^th Korea-China Workshop on Clean Energy Technology held at Busan, Korea, July 4–7, 2006.     

焦炉煤气非催化部分氧化制合成气实验研究与数值模拟

在带有单孔喷嘴石英管反应器实验的基础上,对焦炉煤气非催化部分氧化工艺制合成气进行了研究,分析了O_2/GAS比对合成气各组分含量的影响,反应器中反应过程和温度分布及出口产品组成.实验结果表明CH4转化率随O_2/GAS比增大而增大,O_2/GAS比调节到0.22～0.26时,CH_4转化率达到95%～97%,此时合成气CH_4含量低于1%.利用CFD软件平台对转化反应器进行了数值模拟.模拟结果显示,流量一定时出口气体组分H_2与CH4分别随着进气氧气与焦炉煤气体积流量比值的增加而减少.CO和CO_2分别随着比值的增加而增加.出口气体有效组分摩尔分数随进气流量的变化不是非常明显.在壁面温度为1 100 K时转化效果最好.     

昭通褐煤半焦气化特性的研究

以O2/水蒸气作为气化剂,对褐煤半焦气化过程进行实验研究.结果表明,随着气化温度的提高,在生成的煤气组成中CO和H2含量增加,而CO2和CH4的含量减少,煤气热值和合成气产率均增加;在温度一定时,随着氧气流量的增加,煤气中CO含量和H2含量先增加然后逐渐减少,CO2含量增加,CH4含量减少,煤气热值和合成气产率均存在一个最大值.     

催化部分氧化甲烷制合成气的平衡热力学研究

The catalytic partial oxidation of methane to syngas (CO H2) has been simulated thermodynamically with the advanced process simulator PRO/Ⅱ. The influences of temperature,pressure,CH4/O2 ratio and steam addition in feed gas on the conversion of CH4 selectively to syngas and heat duty required were investigated, and their effects on carbon formation were also discussed. The simulation results were in good agreement with the literature data taken from a spouted bed reactor.     

煤/钙基载氧体化学链燃烧操作参数分析

化学链燃烧作为一种新颖的燃烧技术,在化石燃料燃烧释放能量的同时能够有效分离CO2。今以CO2为气化剂气化煤炭,基于Aspen Plus流程模拟软件,研究了煤/钙基载氧体化学链燃烧过程。结果表明,以CO2为煤气化剂,各反应器含水分少,可减少热损失。CaSO4载氧体具有载氧能力大以及反应活性良好等优点。气化炉中CO+H2含量随二氧化碳煤比增大逐渐增加后下降;随温度升高其含量先增加,后趋于平稳。燃料反应器中CO2+H2O含量随载氧体煤比增大,呈现先增大后减小的趋势;随温度升高其含量逐渐下降。空气反应器中CaSO4含量随空载比增大先增加后趋于平稳,随温度升高其含量趋于平稳后下降。气化炉中硫化物和氮化物含量随温度升高而下降,而燃料反应器和空气反应器中硫化物含量随温度升高增加趋势明显,氮化物含量变化不明显。最后确定了关键反应器操作参数:气化炉的二氧化碳煤比为1.8;燃料反应器的载氧体煤比为4.5;空气反应器的空载比为10.5和三反应器的操作温度分别为950、1000和1100℃。     

基于Aspen Plus的煤-炼化污泥高温气化特性分析

高温气化-熔融技术是炼化污泥无害化处置和资源化利用的关键技术之一。炼化污泥-煤高温共气化可将危废中的重金属、飞灰熔融,二英高温热阻断,同时以合成气为产品,可实现处置过程趋零排放和产品高值化利用。本文基于Aspen Plus软件,建立了煤-炼化污泥高温气化过程的平衡模型,研究了氧耗比、掺混比对气化特性的影响以及两者共气化的协同作用。结果表明：随着氧耗比增加,合成气中CO和H₂先增加后减小;随着掺混比的增加（10%~50%）,气化所需的最佳氧耗比由0.72降至0.43,合成气热值由11.1MJ/m³降至10.4MJ/m³。炼化污泥与煤共气化,可更高效地利用污泥中的水分且具有一定的节氧效果;有效合成气（CO和H₂）相较单独气化而言增加了1.0%~7.1%。此外,为满足高温熔融（1350℃）要求,掺混比应不高于30%。