生物質與煤共氣化制富氫燃氣過程建模研究與機理分析.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、生物質是一種可再生清潔能源,通過熱化學轉化可以制得可燃氣體產物。這些氣體產物可以用作燃料、合成氣等。調節(jié)轉化過程的操作條件可以改變可燃氣體中的氣體成分,以適應后續(xù)工藝的要求。本文以江蘇大學生物質與煤共氣化制氫工藝為基礎,研究在加入催化劑后各操作條件對燃氣成分的影響,并選擇最優(yōu)的工藝操作條件。
   通過建立適合工藝特點的數(shù)學模型來研究工藝的機理是一種既經(jīng)濟又有效的研究方法,得到的模擬數(shù)據(jù)對后續(xù)的實驗操作具有很好的指導作用。本文首

2、先建立了工藝的熱力學模型,針對模型中模擬結果顯示出來的問題,又采用動力學模型從另一個角度建模分析,最后利用模型得到的結論及催化劑的催化理論,對催化劑再生循環(huán)、失活、不完全轉化等方面進行了總結分析,提出了催化劑氣化中的問題,對氣化過程中加入催化劑后的氣化機理進行了分析和討論,并對提高催化劑循環(huán)過程中的活性提出了研究方向。
   通過熱力學模型、動力學模型的分析及催化劑再生循環(huán)機理分析,本文可以得到以下主要的結論:
   1

3、.通過模型對煤/生物質(質量比)這一參數(shù)進行了研究,所得結果顯示:在1/4的條件下得到氫氣的濃度最高,所以將煤/生物質(質量比)取為1/4;
   2.熱力學模型中,850℃以前燃氣成分上升較快,當溫度達到850℃后,上升變的緩慢,而提供高的溫度會提高成本,所以考慮工藝整體的經(jīng)濟性,將溫度選在800~850℃較為合理;
   3.CaO催化劑引入試驗后,使得產氫率有所提高,是生物質氣化獲得富氫燃氣的較好途徑,是生物質催化

4、氣化發(fā)展的一個方向。并且隨著Ca/C的增加,氫氣的濃度逐漸增加。模擬結果中當Ca/C超過0.5以后,CO的量顯示為負值,所以本模型對于Ca/C比的預測有一定的限制,這里就選取Ca/C為0.5;
   4.當H2O/C比達到1.8以后,氫氣的摩爾含量上升變的很緩慢,且隨著H2O/C比的增加氫氣的濃度是逐漸遞減的,所以H2O/C比取1.8;
   5.高溫有利于焦炭的燃燒,溫度越高,燃燒初期焦炭的燃燒速率越大,并且下降的速度

5、也比較快。整個燃燒過程持續(xù)的時間很短,燃燒開始后瞬間降低。由于溫度越高,焦炭燃燒速率變化越快,有利于瞬間釋放出氣化階段所需能量,但是創(chuàng)造高溫是需要成本的,故綜合前面模型的結果和成本考慮,溫度定在1100K左右為宜;
   6.采用“溫和”的煅燒條件。選擇較溫和的煅燒條件得到高活性的吸收劑對于整個過程的目的及效率都是比較合適的;
   7.水合處理改善催化劑的活性,將水合處理應用到再生循環(huán)的工藝中是很有價值的。本工藝主要采

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