基于ASPEN PLUS的等离子体气化生物质模拟分析

为研究生物质在等离子体喷动—流化床中的热解影响因素和热解产气成分,文中基于ASPEN PLUS通用化工流程模拟软件,采用花生壳作为生物质原料,氧气作为气化剂,对生物质在等离子体喷动—流化床中的热解气化过程进行模拟,考察了3个重要影响因素(热解温度、当量比ER、气化剂温度)对气化结果的影响。结果表明:氧气气化花生壳的最佳操作条件是热解温度1 000℃、当量比ER=0.25、气化剂温度600℃,此时能得到较高的气化效率和气化产率。     

生物质气化过程热力学模型分析

为研究生物质气化过程对不同参数的响应,并寻求提高气化效率的方法,建立了基于热力学平衡的生物质气化模型,利用平衡模型分析气化过程的特性,总结了气化过程的反应规律及各种因素（如空气当量比、物料湿度、生物质种类等）对气化性能的影响．同时在平衡模型的基础之上,对参数优化问题进行了探讨．研究结果表明：随着当量比与物料湿度的增加,气体产率提高,气化效率降低．在实际生产中可以根据需要增大或减小这些参数,以使系统保持较高的气体产率或气化效率．     

温度对天然焦蒸汽气化特性的影响

在小型流化床实验装置(φ50 mm、高1.6 m)上,考察了温度对沛城煤矿天然焦蒸汽气化产气量、碳转化率、煤气热值和煤气组分的影响,并与ASPEN PLUS模拟结果进行了对比.实验结果表明:反应温度是影响气化反应的主要因素,温度升高,煤气组分中H2和CO2含量下降,CO含量增加;当气化反应温度从850 ℃提高到1 000 ℃,碳转化率从10.25%提高到47.76%,产气量增加了4.3倍;H2和CO2的含量由63.0%和25.0%减少到59.8%和20.2%,CO含量由9.6%增加到18.5%;煤气热值从8.87 MJ/m3增加到了9.33 MJ/m3.应用ASPEN PLUS软件模拟天然焦-蒸汽气化反应过程,同时考虑碳转化率,其模拟结果与实验数据接近,误差在可接受范围内,因此ASPEN PLUS模拟对系统设计与优化具有参考意义.     

流化床反应器中生物质空气气化试验研究

流化床反应器中生物质空气气化结果受诸多因素影响，其中反应温度、空气当量比对产气质量影响较大．实验结果表明，在720℃时气化产气热值较高，气体质量较好，气化气热值在5～8．6MJ／Nm^3之间．随着空气当量比增加，气化气热值降低；随着温度升高，气化气质量下降；密相层与稀相层进料对气化结果也有较大影响．     

热管生物质气化炉的模拟与试验

为了提高生物质燃气热值,开发一种新型热管生物质气化炉.结合质量平衡、能量平衡和化学反应动力学,建立热管生物质气化炉的动力学机理模型,最后通过试验进行验证.试验结果、模拟结果和其他类型气化炉相关数据对比分析表明:动力学机理模型与试验结果能较好地吻合;与用空气直接供热气化的气化炉气体组分和热值比较,用热管生物质气化炉得到的气体组分中氢气体积分数较高,约是用空气直接供热气化的10倍,热值是用空气直接供热气化的2～3倍.     

氯乙烯精馏过程的ASPEN PLUS模拟分析

应用化工流程模拟软件ASPEN PLUS对聚氯乙烯生产工艺中氯乙烯精馏过程进行模拟。通过比较,选用NRTL方程来计算液相活度系数,所得模拟结果与实际生产值基本吻合。对低沸塔和高沸塔的操作变量进行了灵敏度分析,得到高低沸塔适宜进料位置、回流比和馏出比分别是8和2,0.5和0.8以及0.93和0.25。     

两段式生物质气流床气化制费托燃料的技术经济性分析

该文建立了两段式生物质气流床气化炉系统的计算模型,分析了气化温度、压力和气化剂对于气化炉特性的影响规律,介绍了生物质气化及费托合成系统的各个组成部分,并对系统进行了经济性分析。结果表明:两段式生物质气流床气化炉的气化特性优于固定床和流化床气化炉;气化温度是影响生物质气化炉气化特性的主要影响因素,当气化温度从900℃升高到1 600℃时,冷气化效率降低了19%;气化压力和气化剂的影响则相对较小;较为理想的气化条件为1 300℃、6.5 MPa、O2气化;两段式生物质气流床气化系统比流化床气化系统的生产成本更低。     

生物质沸腾气化燃烧系统的优化设计及试验研究

根据生物质高挥发分、低固定碳的特点,基于沸腾气化与高温气体燃烧技术,设计了一种新型的生物质沸腾气化燃烧系统.该系统由炉体、布风板及高温气体燃烧器组成.生物质在炉体内沸腾气化,产生的高温燃气直接燃烧,生物质中的固定碳在系统内部燃烧,为生物质热解气化提供能量;高温燃气通过专用燃烧器燃烧,产生高温火焰.对影响系统运行的主要因素（空气当量比、生物质含水率、二次空气量）进行了试验研究,为系统的优化设计及稳定运行提供数据支撑.     

反应精馏法合成聚酯单体的工艺模拟

研究了将反应精馏法用于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET聚酯)生产的直接酯化反应和酯交换反应,并采用过程模拟软件ASPEN PLUS模拟了整个反应精馏过程.结果表明,与传统的酯化反应过程相比较,采用反应精馏法可以简化酯化流程,节省大量能量和开支.     

氧气对生物质气化气及焦油成分影响的实验研究

生物质气化再燃是生物质能利用的较好方式之一.生物质气化再燃技术中,气化气及焦油的不同组成对再燃效果有所影响.自行设计搭建热功率为10 kW的上吸式生物质气化炉,进行典型生物质燃料木屑的气化实验,通过改变气化剂空气的量,研究氧气对生物质气化气及焦油成分的影响.实验结果表明,氧气量增加,气化气中主要组分的体积含量均有所增加,而焦油中占据主要比重的酚类物质相对含量减少.此研究为生物质气化再燃技术的开发提供一定的理论指导.     

Influence of torrefaction pretreatment on biomass gasification technology

Torrefaction is a slow pyrolysis process that is carried out in the relatively low temperature range of 220–300°C. The influence of torrefaction as a pretreatment on biomass gasification technology was investigated using a bench-scale torrefaction unit, a bench-scale laminar entrained-flow gasifier, and the analysis techniques TGA-FTIR and low temperature nitrogen adsorption. A series of experiments were performed to examine the characteristics of the torrefaction process, the properties of torrefaction products, and the effects of torrefaction on gas composition, cold gas efficiency and gasification efficiency. The results showed that during the torrefaction process the moisture content of biomass were reduced, and the wood fiber structure of the material was destroyed. This was beneficial to storage, transport and subsequent treatments of biomass in large scale. For solid products, torrefaction increased the energy density, decreased the oxygen/carbon ratio, and created a more complex pore structure. These improved the syngas quality and cold gas efficiency. Combustible gases accounted for about 50% of non-condensable gaseous torrefaction products. Effective use of the torrefaction gases can save energy and improve efficiency. Overall, biomass torrefaction technology has good application prospects in gasification processes.     

COREX熔融气化炉填充床内气固相间还原形式的影响因素研究

为提升COREX熔融气化炉内冶炼效率,根据COREX熔融气化炉填充床含铁炉料的还原特征,采用"历程"分割法,进行实验室高温还原模拟试验。对还原过程中含铁炉料还原及直接还原比例进行考察,在此基础上,单一改变还原气体流量、还原气体成分以及预还原炉料金属化率,考察其对含铁炉料还原及直接还原比例的影响。研究结果表明增大熔融气化炉内低温段区间、提高还原煤气流量、提升还原煤气中氢的含量等措施可降低直接还原比例。     

第二代增压流化床煤部分气化炉单元中间试验研究

在热输入为2 MW加压喷动流化床煤部分气化中试试验装置上,对所构建的煤气化试验系统进行了工艺及装置试验研究,在此基础上进行了连续12 h的煤部分气化试验,以考察工艺参数对气化行为的影响.试验结果表明:中试装置的各分系统设计合理,全系统能协调稳定运行,能为第二代增压流化床联合循环发电系统(2G PFBC-CC)的下游单元提供合格的煤气和半焦;在较高的气化温度下,煤气中甲烷质量分数由于二次热解而降低,碳转化率增加;提高了入炉的蒸汽量,煤气中氢气质量分数明显上升.     

煤无焦油气化的实验研究

根据上吸式和下吸式气化炉特性,设计开发了喉口型双氧化层煤无焦油气化炉,并在煤无焦油气化炉实验装置上进行了煤无焦油的气化实验研究,考察了气化炉操作参数对主要气化指标的影响.结果表明,喉口型双氧化层气化炉内气化状态良好,出炉煤气中焦油含量大大降低,煤气热值明显提高,煤气中焦油含量最低仅为10 mg/m3,煤气热值高达6 466.9 kJ/m3,完全满足各种燃烧器和加热工艺要求,实现了煤无焦油气化;操作参数对气化指标的影响本质上是通过改变气化温度来实现的,气化温度的提高促进了焦油的裂解反应,从而提高了气化煤气中CO和H2的含量,降低了煤气中CO2和焦油的含量,使煤气热值升高.     

生物质微米燃料空气气化实验研究

研究了生物质微米燃料(BMF)在旋风气化炉中的空气气化特性.在没有外热源的工况下,整个气化过程所需的热能由部分微米燃料的不完全燃烧供应.研究空气当量比(ER)、微米燃料粒径对气化特性的影响.当ER=0.32时,H2的含量和气化效率最高,分别为6.32％和38.22％;当ER=0.28时,可燃气的含量最大,达到27.1％.随着BMF粒径减小,气化室温度、可燃气含量、H2的含量、碳转化率、气化效率和燃气热值都显著提高,分别可达953℃、29.7％、8.26％、60.07％、40.56％和4246kJ/m3.     

变换型煤用于制造低含量CO水煤气气化的研究

在小型单管气化反应炉内进行了本题的研究。用粉煤和变换剂制成的型煤进行了水煤气气化反应试验，考察了变换剂种类添加量，气化反应温度，反应时间，蒸汽流量对煤气组成的产气率的影响。结果表明，Ｃａ基变换剂可使煤气ＣＯ含量ψ降低０．１０左右，Ｃａ－Ｎａ复合变换剂还可显著提高煤气产率。     

气化参数对固定床煤高温空气气化的影响

在内径为0.2 m的固定床气化炉试验装置上进行了煤高温空气气化试验研究,考察了气化实际供给的空气量与煤完全燃烧理论所需的空气量之比(α)、气化消耗的蒸汽的物质的量与煤中碳的物质的量之比(ns/nc)、空气预热温度等工艺参数对高温空气/蒸汽作为气化剂的煤气化指标的影响.结果表明,α和ns/nc对气化指标的影响本质上是通过改变气化温度来实现的;α和ns/nc的最佳值分别为0.23~0.25和0.37~0.45;在工艺条件允许的范围内,空气预热温度越高对气化过程越有利.