Ca(OH)2对渭化次烟煤及其热解半焦气化性能的影响

以渭化次烟煤为研究对象,在加压固定床中研究了水蒸气气氛下Ca(OH)2对次烟煤及其热解半焦气化性能的影响。结果表明,Ca(OH)2能够显著提高次烟煤及其热解半焦的气化性能,且对低温热解半焦的催化性能更好。红外光谱分析表明,钙是通过较强的静电作用、氢键作用均匀分散到次烟煤及热解半焦表面的。随着反应温度升高和Ca(OH)2添加量增加,热解半焦的碳转化率显著提高,但Ca(OH)2添加量存在一个饱和值。压力升高对热解半焦的气化性能影响不大,但可显著提高Ca(OH)2的催化气化性能。将钙基碳酸化反应与气化反应耦合,可以提高热解半焦的转化率及H2产量。增加Ca(OH)2的循环反应次数,热解半焦的碳转化率略有降低。     

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%。     

煤气化原理及其技术发展方向

煤质的复杂性和下游工艺要求的多样性导致了多种煤气化技术的产生。在煤气化原理的基础上分析了当前国内煤气化技术的优劣,认为熔渣气流床具有气化速率快、碳转化率高和工艺过程绿色等优势,应成为煤气化技术的主要发展方向;移动床的热解层使得其产物气体中甲烷含量较高,有利于煤制天然气,但其床层特点使气化强度较低,且炉内存在碱金属富集的物理条件;流化床热解-气化也可以提高甲烷含量,且在合理选择原料煤粒度的条件下,气化强度高于移动床。其它煤气化技术还存在这样或那样的问题,需要继续研发或谨慎考虑工业化应用。     

串行流化床生物质气化动力学模拟

生物质是一种清洁、可再生能源,来源广泛。串行流化床气化工艺将生物质气化和燃烧过程分离,具有气化温度较低和合成气浓度高等优点,是国内外学者进行生物质能源利用研究的热点之一。为模拟其气化过程,针对松木和玉米秸秆这2种生物质原料,以水蒸气为气化介质,结合气化反应动力学方程,利用Aspen Plus系统(V7.2)对串行流化床生物质气化过程进行了动力学模拟,考察了进料水蒸气与生物质质量比(S/B)和气化温度对气化干气组成和产率的影响。模拟结果表明:①S/B值的变化、气化湿度的变化对松木和玉米秸秆气化所得干气组成及产率的影响趋势是一致的,但随着S/B增加,松木和玉米秸秆气化所得干气产率增加,CO_2和H_2含量升高,CO含量降低;②随着气化温度的升高,干气中H_2和CO_2含量逐渐降低,CO含量和干气产率增加;③在相同研究条件下,松木气化所得干气中的H_2含量与玉米秸秆气化相当,但产率优于玉米秸秆气化的产率。     

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。     

甲醇转化制烯烃反应规律的研究

在固定流化床反应器中，ZSM-5沸石催化剂存在下，考察了反应温度、注水量、剂醇比、空速对甲醇转化制烯烃反应的影响。结果表明，在试验温度范围内（420-560℃），随温度升高，甲醇转化率升高．干气和焦炭产率升高，二甲醚含量减少，气中油和液化气含量降低，并且乙烯、丙烯、丁烯产率在520℃时达到最高值；提高注水量，烯烃的选择性和产率升高，焦炭产率降低；提高剂醇比，转化率升高，焦炭产率升高，乙烯、丙烯、丁烯产率下降；提高空速，甲醇的转化率降低，焦炭的产率降低，乙烯产率下降，丙烯产率升高。     

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。     

多产汽油的MIP-LTG工艺条件研究

在连续流化催化裂化装置上,对柴油重馏分选择性裂化多产高辛烷值汽油MIP工艺进行中型试验研究。结果表明：将反应温度控制在合理的范围内可以在高转化率、高丙烯产率的情况下保证较高的汽油产率和性质较理想的汽油产品;提高剂油比可以提高转化率,增加液化气和汽油产率,提高汽油辛烷值,但会提高干气和焦炭产率;原料性质对产物分布和产品性质有着至关重要的影响,原料中芳烃含量越高,尤其是单环芳烃含量越高,汽油产品中芳烃含量越高,汽油辛烷值越高。     

多产汽油的MIP-LTG工艺条件研究

在连续流化催化裂化装置上,对柴油重馏分选择性裂化多产高辛烷值汽油工艺(MIP-LTG)进行中型试验研究。结果表明:将反应温度控制在合理的范围内可以在高转化率、高丙烯产率的情况下得到较高的汽油产率和性质较理想的汽油产品;提高剂油比可以提高转化率,增加液化气和汽油产率,提高汽油辛烷值,但会提高干气和焦炭产率;原料性质对产物分布和产品性质有着至关重要的影响,原料中芳烃含量越高,尤其是单环芳烃含量越高,汽油产品中芳烃含量越高,汽油辛烷值越高。     

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。     

化学链热解煤焦油工艺的模拟及优化

为了得到化学链热解煤焦油制备炭黑系统的优化运行参数,以Aspen Plus为平台建立了模拟流程。以炭黑产率、煤焦油转化率、产气率和能量转化率为评判指标,得到了系统优化的操作条件,并分析了操作参数（燃料反应器温度、反应时间和载氧体/煤焦油摩尔比、操作压力）对热解产物的影响。结果表明,在温度900℃,反应时间3 s,载氧体/煤焦油摩尔比为5.2,操作压力为0.75 MPa的条件下,炭黑产率最大,此时煤焦油转化率为99.5%,产气率为3.39,系统的能量转化率为85.7%。     

含油污泥热解工艺及目标产物定位

以3种典型含油污泥(落地油泥、罐底油泥及煤焦油泥)为例,研究其热解产物的质量分布、性质和能量分布;并在此基础上,通过综合分析该热解系统能量平衡、不同工艺对应的环保效益和经济指标来确定油泥热解工艺方案和目标产物。研究表明, 3种油泥热解产生气体量均很少,利用气体产物燃烧不足以满足其热解供热的需求。对热解炭总热量大于等于1.8倍的热解系统需热量的煤焦油泥,工艺上应考虑将热解炭气化与热解产生的可燃气一起燃烧满足热解供热需求,目标产物为回收热解油。而对于无机组分含量高的落地油泥,推荐采用柴油供能并以回收热解油为目标产物。对于极黏稠、灰含量低的罐底油泥,其热解炭热值高且灰含量也低,具有回收价值,可作为目标产物;而其热解油应考虑采取降黏措施。     

Aspen Plus simulation of steam-gasification of different crude oils: A detailed comparison

The gasification process is being developed to obtain environmentally clean and efficient syngas from solid (coal, biomass, and municipal solid waste) or liquid (heavy oil and waste lubricant oil) fuels for power generation. An Aspen Plus model of crude oil gasification in presence of steam as a gasifying agent that can predict syngas yield, tar concentration, and performance parameters was developed. Effects of some critical parameters such as gasification temperature, steam-fuel-ratio on hydrogen yield, tar content, and char conversion of three different crude oils were explored. Results showed that the hydrogen yield increases by increasing steam/fuel ratio from 0.5 to 0.7 (wt/wt), and then reduces smoothly due to the endothermic behavior of methane reforming reaction, which releases three hydrogen moles. It also found that as the temperature increases within the range, hydrogen yield increases dramatically, which can be explained according to the Le Chatelier's principle on the endothermic reforming reactions of methane and tar cracking. Modeling results validated against the experimental measurements and found to be in a good agreement.     

生物质低温气化及催化重整制氢

对生物质低温气化及催化重整制氢进行了研究。在流化床反应器中考察了较低的气化温度下气相停留时间(12～22s)对气、液、固三相及氢气产率的影响;同时在固定床反应器中对流化床反应器中较长停留时间下的气态产物进行了催化重整,考察了温度和催化剂粒径对氢气产率的影响。实验结果表明,在气化温度600℃下,气体、固体和氢气产率随气相停留时间的延长而增大,液体产率则相反;经过流化床反应器内较长停留时间的焦油只有在催化重整温度高于800℃时才有大幅的裂解;催化剂宜在接近原始尺寸的条件下使用;在气化温度600℃、气相停留时间16s、催化重整温度900℃、GHSV=1716h~(-1)、催化剂粒径大于5mm时,可获得1447.32 mL/g的氢气产率、47.50 mL/g的CO产率和7.20 mL/g的甲烷产率。     

铝酸钙催化重油裂解-气化工艺

分别以FCC催化剂、石英砂、碱性铝酸钙为接触剂,在流化床反应器上对胜利减压渣油进行裂解-气化实验,考察接触剂的性能,优化裂解工艺条件.另外,在800℃下,将铝酸钙上的沉积焦炭与水蒸气、氧气反应转化为合成气,考察焦炭气化转化率及气化产物组成.结果表明:与FCC催化剂和石英砂相比,碱性铝酸钙能抑制结焦,提高液相产物收率;当...     

化学链气化过程中昭通褐煤灰对锰矿石载氧体的影响

为探究化学链气化过程中煤灰及其组分对锰矿石载氧体的影响及作用机理,制备了昭通褐煤煤灰,以煤灰中主要组分Fe₂O₃、CaO和MgO等氧化物颗粒配制单一及混合组分的模拟煤灰,在高温流化床反应器中以水蒸气为气化剂进行了系列研究。结果表明：添加5%(质量分数)褐煤煤灰后,合成气产量升高而碳转化率降低,且随着煤灰添加量的继续增多,合成气产量呈先降低后升高趋势,而碳转化率则呈现先升高后降低趋势,在煤灰添加质量分数为15%时,出现最高的碳转化率79.7%和最低的合成气产量0.702 L。Fe₂O₃组分明显提高了碳转化率和合成气产量;CaO与Mn₂O₃高温反应生成了Ca₂Mn₂O₅,提高了载氧体选择性,使得合成气产量增大;MgO显著降低了碳转化率和合成气产量。双组分及MgO-Fe₂O₃-CaO三组分模拟煤灰的研究发现,MgO对气化反应进程抑制作用强于Fe₂O₃和CaO的促进作用,相比于Fe₂O₃-MgO双组分模拟煤灰,CaO-MgO模拟煤灰对载氧体气化活性的抑制作用影响最大。     

流化床反应器超温原因分析及对策

KSY技术单炉处理能力大,作为典型的高倍率双循环流化床煤粉气化技术之一,由2段流化床反应器耦合构成.经过100 t/d中试装置数十次试验发现,技术关键点是炉温的精准控制,2段反应器极易出现局部超温现象,超温引发结渣,就会导致紧急停车.文中通过煤质、蒸汽温度、工艺条件、物料混合详细分析造成炉温波动的原因,为下次试验和工程...     

直馏柴油催化裂化加工技术探索

采用小型固定流化床实验装置,探索研究了直馏柴油催化裂化加工技术路线的可行性。结果表明：催化裂化是将直馏柴油转化为高附加值产物的切实可行的工艺技术;采用催化裂化技术路线时,直馏柴油直接催化裂化反应具有较高的汽油和丙烯收率,分别可达48%和8%左右;采用催化裂解技术路线时,直馏柴油直接催化裂解反应具有较高的低碳烯烃和BTX（苯、甲苯和二甲苯）收率,在反应温度为620℃时乙烯、丙烯和BTX总收率可达39%以上,并可副产22％以上的高辛烷值汽油,其 RON在99以上;重油原料掺炼直馏柴油时,直馏柴油掺入比例较高时催化裂化反应性能较好,但会导致汽油产物中芳烃含量增加。