合成气制备工艺研究进展及其利用技术

讨论了以天然气为原料制备合成气的甲烷蒸汽转化、非催化部分氧化、催化部分氧化和甲烷自热转化工艺的特点。分析了流化床、气流床和移动床煤气化工艺优缺点和煤气化工艺的发展趋势。在此基础上介绍了天然气-煤共气化原理及其新工艺,该工艺可直接生产H2/CO体积比在1～2之间可调的合成气。讨论了应用合成气生产甲醇、二甲醚、液体燃料工艺和联合发电技术,并指出天然气-煤共气化工艺是一项值得开发的合成气制备技术。     

煤与天然气气流床共气化制合成气试验研究

为提高煤、天然气资源综合利用效率,优化合成气成分,进行了煤与天然气气流床共气化技术研究。介绍了煤与天然气气流床共气化的试验装置及工艺流程,考察了气化温度、压力、水煤浆浓度、CH4与煤比对共气化反应的影响。结果表明,气化温度和CH4与煤比是共气化反应的主要影响因素,较高的气化温度对共气化反应有利,气化温度为1 350℃时,共气化指标较好,有效气体积分数大于90%;随着CH4与煤比的增大,合成气n(H2)/n(CO)增高。CH4与煤比为0.9 m3/kg时,合成气中n(H2)/n(CO)约1.2。根据后续合成工艺要求,通过调节气化温度和CH4与煤比,可获得n(H2)/n(CO)在0.8~2.0的合成气。     

热重-红外联用分析污泥水煤浆的气化特性

利用热重-红外联用仪对城市污泥、神华煤水煤浆及污泥水煤浆的气化特性进行了分析,考察了污泥对神华煤水煤浆气化特性的影响。结果表明:污泥和神华煤基础性质不同,气化过程中两者总失重率、失重速率和气化起始温度存在明显差异;污泥反应后的气体产物中含有少量的烃类物质,且污泥产生CO的初始温度和含量均低于神华煤水煤浆;污泥水煤浆的气化起始温度因污泥的掺入降低约30℃,随着污泥掺混比例的提高,污泥水煤浆的气化起始温度逐渐降低,反应完成所需的时间逐渐减少,反应特性指数Rs逐渐增大。通过对污泥碱性指数B的计算,可以看出污泥的"碱性指数"B>1,说明污泥对污泥水煤浆气化具有促进作用。     

煤/石油焦共气化过程中AAEM的催化转化行为

以富含碱金属及碱土金属的准东煤和石油焦为原料,在热重反应器上分别进行了水蒸气及CO2条件下的共气化实验,探究了AAEM的赋存形态对其转化行为及燃料气化特性的影响规律.研究表明,准东煤与石油焦在水蒸气条件下的共气化反应速率明显快于CO2条件,来自煤中的AAEM促进了石油焦的气化.在CO2气氛中,不同赋存形态矿物的催化作用存在较大差异,盐酸溶态的Ca起主要催化作用,并在气化过程中生成CaS.而在水蒸气气氛中,不同赋存形态矿物的催化作用差异较小,气化过程中含Ca组分主要生成CaO.     

CO2及水蒸气与煤焦共气化煤气组成分析

在绝对压力为0．1MPa、温度为1273K的条件下,采用实验室气化反应装置,考察了某褐煤半焦与水蒸气、CO2及二者不同配比的混合气化剂气化所得煤气的组成及煤气产率。在水蒸气及CO2共气化过程中,水蒸气及CO2均参与了气化反应;改变气化剂中水蒸气与CO2的比例,可以制得H2体积分数与CO体积分数比值不同的煤气;煤焦与纯水蒸气气化的煤气产率高于其与纯CO2气化的煤气产率;CO2及水蒸气与煤焦在共气化过程中产生了交互促进作用,提高了煤气产率。     

天然气一煤共气化制备合成气新工艺

天然气一煤共气化新工艺是基于天然气蒸气转化法和煤气化工艺进行耦合发展起来的新型工艺。本文分析了该工艺的技术原理，理论上可以直接制备H2／CO为1～2可调节的合成气；详细地介绍了天然气一煤共气化新工艺的主反应设备合成气制备炉的结构及工艺流程，通过对该工艺过程的热力学和动力学分析得出工艺的最优工艺参数，通过试验可以直接制备出H2／CO为1～1，5、可调节的合成气，从而证明该工艺过程的可行性，并指出天然气一煤共气化新工艺是一项值得开发的新型合成气制备技术。     

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。     

添加生物质对煤气化的影响

总结了煤和生物质单独气化的缺点,综述了煤与生物质共气化的研究现状,详细介绍了国内外在添加生物质对煤气化过程的影响方面的研究,概括了开展煤与生物质共气化技术研发的前景及意义。     

Optimizing the operating conditions for hydrogen-rich syngas production in a plasma co-gasification process of municipal solid waste and coal using Aspen Plus

The plasma gasification process is one of the newest and most innovative approaches to meet the needs of waste management but requires assessment and research on operational conditions prior to installation. In this work, a model based on Gibbs free energy minimization was developed and implemented in Aspen Plus®. A combination of municipal solid waste (MSW) and coal has been used as feedstocks. The model's performance was compared with the results of the literature and found to be in good agreement. The effect of various parameters such as temperature, equivalence ratio, MSW/coal blending ratio, and steam-to-feedstock ratio on the composition of syngas and hydrogen production were assessed. Very interesting results were obtained concerning the mixture of the feedstocks that maximize the hydrogen production besides that using steam as a gasifying agent allows higher hydrogen production than using air. When using high amounts of coal in the feedstock mixture, low steam ratios are preferred. When using high amounts of MSW in the feedstock mixture high steam ratios are preferred. The use of pure oxygen as the gasifying agent increases the hydrogen percentage but requires an air separation unit to be included in the process. The results obtained in this study are particularly relevant for countries with coal reserves.     

以CO_2和H_2O为气化剂的煤焦气化模拟

基于整体煤气化联合循环和燃料电池发电技术,利用固体氧化物燃料电池产生的高温、高纯度CO2与H2O作为煤焦气化的气化剂,运用Aspen Plus模拟软件平台基于Gibbs自由能最小化方法对煤焦的H2O-CO2共气化反应进行了模拟计算。考察了O2流量、H2O流量、CO2流量、预热温度、操作压力、反应温度对气化反应合成气组成和煤气低位发热量的影响。结果显示:通过调节O2流量,得出O2的最佳流量为20 kg/h,此时反应温度和合成气低位热值处于最高值;分别增加水蒸气流量和CO2流量都使反应温度降低,且使反应活性降低导致合成气低位热值降低,所以合理控制水蒸气和CO2流量至关重要;降低操作压力会降低合成气的低位热值,但相对于物料流量改变,影响较小;CO2预热对煤气低位发热量的影响要小于O2的预热效果。