基于Aspen Plus的甘油与生物质固定床共气化制氢工艺模拟

利用Aspen Plus软件平台,对甘油与生物质固定床共气化制氢过程进行模拟研究.考察不同反应温度、甘油与生物质的质量比(m(G)/m(B))、气化剂物质的量的比(n(H2O)/n(C))和反应压力等条件对纯甘油与生物质、粗甘油与生物质混合共气化制氢的影响.模拟结果表明:生物质与不同甘油共气化时,温度、压力、n(H2O)/n(C)和m(G)/m(B)对两种混合物制氢的影响规律基本相同,因此可用纯甘油替代粗甘油来研究气化制氢特性;同时得出其最佳气化制氢条件是反应温度800~850,℃,m(G)/m(B)为1.0~1.2,n(H2O)/n(C)为0.8~1.0,压力≤0.1,MPa,在此条件下,氢气产率为55%左右.     

生物质气化合成二甲醚系统的火用分析

基于生物质串行流化床气化合成二甲醚(DME)系统的Aspen Plus模拟,对系统进行热力学火用分析,研究了气化反应参数与合成反应参数对各子系统和总系统的火用效率影响.研究结果显示:火用损失主要发生在气化子系统中;气化产物氢碳摩尔比在2左右时,系统火用效率可达到最大;液化子系统提高气化合成二甲醚一步反应的有效转化率,降低循环气份额,可有效提高系统火用效率;全系统的火用损失主要是由过程的不可逆性引起的,内部火用损率近80%.对于稻秸气化一步法合成二甲醚系统,适宜的气化温度为750~800℃,水蒸气生物质质量比为0.3;在合成温度为260~280℃,合成压力为4.0~4.5 MPa的条件下,系统的二甲醚产率可达到6.20 mol/kg,火用效率达到51.66%.     

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。     

生物质与煤共气化制取氢气的试验

采用单一流化床二步气化方法,在流化床中用纯水蒸汽做气化剂进行生物质与煤共气化制取氢气的工艺试验.研究了反应温度、生物质与煤的质量比值、水蒸气和生物质的质量比值m(S)/m(B)等参数对产氢量的影响,同时考察不同工作条件下的焦油质量浓度.通过对气体成分和产率的试验分析计算出氢气的实际产量和最大产量.试验结果表明,反应温度和水蒸气量是提高氢气实际产量以及潜在产量的重要参数.当反应温度区间在950～1 000 ℃,m(S)/m(B)为0.9,生物质与煤的质量比值为4/1时,每千克无灰干基生物质和煤的实际产氢量为68.25 g,潜在产氢量最大值可达138.01 g.     

基于Gibbs最小自由能的两段式下吸式固定床稻草气化过程的模拟研究

本文提出了一种新的稻草资源化利用方案,通过两段式下吸式固定床对稻草进行气化制取合成气,使用基于Gibbs最小自由能的研究方法对该方案各项指标进行预测﹒研究显示:提高气化温度可以提高合成气中H_2和CO的浓度,建议气化反应温度设定为800℃;气化反应器的压力只需要稍微高于大气压,该值取0.12MPa就可达到制取合成气的要求;S/B的取值应根据气化的目的来确定合适的参数;气化过程中有必要加入CaO作为催化剂,CaO/B的最佳值为1.8﹒     

加压流化床中影响生物质气化气组成因素的研究

以加压流化床为反应器,锯末为原料,通过测定生物质空气气化产物的组成及其随反应条件变化的规律,确定了生物质结构与生物质气化气组成的关系。在700~850℃的温度范围内,以50℃为增量,考察了温度对气化产品气的影响。结果表明:CO是生物质气化的主要产物,在700~850℃的范围内,CO含量迅速升高,同时H2、CH4和烃类气体(包括CH4、C2H4、C2H2、C2H6、C3H6、C3H8)的含量也有升高,CO2的含量先升高后降低。生物质加压空气气化的实验中,压力从0.5 MPa变化到1.7 MPa,随着压力升高,CO2的体积分数上升,而CO和H2的体积分数下降,CH4和烃类气体的体积分数随压力的升高有上升趋势。生物质空气-水蒸气气化的实验中,水蒸气与生物质质量比mS/mB从1.1变化到2.6,随着mS/mB的升高,CO2,H2的体积分数均有所上升。反应结果表明,升高温度有助于生物质转化为气体;而压力越高越有利于CH4等烃类气体的生成,且随着压力的升高,反应器的处理量增大,反应程度加深;水蒸气的加入,减少了空气的消耗量,并生成了更多的H2及碳氢化合物,改善了产品气的质量。     

费托合成产品分布影响分析

现行费托合成技术主要是依靠煤炭和天然气蒸汽混合进行深度脱硫技术而得到的不同的液体燃料的一种先进技术,费托合成技术获得燃料油具有高效清洁的作用.费托合成反应的进行,催化剂的影响较显著,对于生成的烯烃、烷烃、副产物甲烷和乙醇等等,其组成成分服从ASF分布规律,对于不同的反应条件,使得系统的反应呈现不同的趋势,该文采用壳牌气化炉技术,将粗煤气后经一氧化碳变换器变换,由低温甲醇洗脱除二氧化碳,得到适当H2/CO比的合成气,经由费托合成反应生成目标产品,本文针对费托合成技术对产品分布影响分析,全面而系统的阐述费托合成技术中反应温度、反应压力、反应时间、H2/CO比例、合成气空速等对合成产物的影响等,并根据生产实际进行标定存在的问题并提出相应建议,以满足生产实际.     

不同农业生物质废弃物的热解特性及动力学对比

为了充分利用农业生物质废弃物进行热解气化,以玉米芯、花生壳、稻壳和稻秸为研究对象,以高纯氮气为载气,通过热重分析和质谱分析联用技术,考察了其热解过程的失重机制、热流变化规律、小分子可燃气体(CO,H_2和CH_4)的释放规律及综合热解特性.结果表明,生物质的热解失重主要发生在220~410℃,玉米芯在该区间的失重最高,占总失重的80%~90%;挥发分综合释放指数D:玉米芯稻秸稻壳花生壳,活化能:稻壳玉米芯稻秸花生壳,固体剩余物:稻壳花生壳稻秸玉米芯,总体上看,玉米芯和稻秸的热稳定性较差,而稻壳和花生壳的热稳定性较好;通过Coats-Redfern法计算得到了相应的活化能和频率因子,计算结果与热重试验基本一致.     

几种医疗垃圾高温水蒸汽气化模拟研究

针对乳胶手套、棉花和输液器三种典型有机医疗废物,以高温水蒸气作为气化剂;基于吉布斯自由能最小化原理,对三种医疗废物高温水蒸气气化的热力学问题进行模拟研究。探讨原料种类、气化温度和水蒸气通入量等影响因素,对合成气组分、产气量和产气低位热值等评价指标的影响规律。模拟结果表明:在同一工况下,原料中的氢、氧含量决定合成气中的氢气与碳氧化物的产量;反应温度与水蒸气-医疗垃圾质量比(S/W)可改变合成气各产气组分及低位热值,得出最佳反应温度为800℃、S/W为2.0。     

碱金属对生物质化学链气化过程的影响

在固定床上研究了碱金属对稻杆水蒸气气化和化学链气化过程的双重影响规律.实验发现:700℃下碱金属盐浸渍处理后生物质水蒸气气化产气率显著提高,H_2体积分数提高到56%~57%,而CO降低到13%左右,表明碱金属极大促进了焦的重整反应和水煤气反应,且原料中固有有机钾元素作用大于添加的无机钾;提高气化温度到900℃后,碱金属催化含氧官能团的二次裂解提高了CO产率,但催化水煤气反应同时消耗CO,两者相互竞争造成CO的产气呈现非线性特性.在5%碳酸钾浸渍浓度附近获得最高的CO、H_2综合含量和最高气化效率;相比于传统生物质水蒸气气化,添加载氧体后H_2产率得到了提升,钾修饰后的载氧体可明显提高H_2含量和产气率,750℃时H_2产气率都达到最大值0.82 m~3/kg,且气化效率达到75%;提高温度虽然增加了CO产率但H_2产率反而下降,分析认为钾修饰后的载氧体在高温下易于形成熔融硅酸钾盐,在阻塞载氧体表面的同时抑制焦和水蒸气反应.