生物質(zhì)與煤共氣化制富氫燃?xì)膺^(guò)程建模研究與機(jī)理分析.pdf

1、生物質(zhì)是一種可再生清潔能源,通過(guò)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化可以制得可燃?xì)怏w產(chǎn)物。這些氣體產(chǎn)物可以用作燃料、合成氣等。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化過(guò)程的操作條件可以改變可燃?xì)怏w中的氣體成分,以適應(yīng)后續(xù)工藝的要求。本文以江蘇大學(xué)生物質(zhì)與煤共氣化制氫工藝為基礎(chǔ),研究在加入催化劑后各操作條件對(duì)燃?xì)獬煞值挠绊?并選擇最優(yōu)的工藝操作條件。
　　 通過(guò)建立適合工藝特點(diǎn)的數(shù)學(xué)模型來(lái)研究工藝的機(jī)理是一種既經(jīng)濟(jì)又有效的研究方法,得到的模擬數(shù)據(jù)對(duì)后續(xù)的實(shí)驗(yàn)操作具有很好的指導(dǎo)作用。本文首

2、先建立了工藝的熱力學(xué)模型,針對(duì)模型中模擬結(jié)果顯示出來(lái)的問題,又采用動(dòng)力學(xué)模型從另一個(gè)角度建模分析,最后利用模型得到的結(jié)論及催化劑的催化理論,對(duì)催化劑再生循環(huán)、失活、不完全轉(zhuǎn)化等方面進(jìn)行了總結(jié)分析,提出了催化劑氣化中的問題,對(duì)氣化過(guò)程中加入催化劑后的氣化機(jī)理進(jìn)行了分析和討論,并對(duì)提高催化劑循環(huán)過(guò)程中的活性提出了研究方向。
　　 通過(guò)熱力學(xué)模型、動(dòng)力學(xué)模型的分析及催化劑再生循環(huán)機(jī)理分析,本文可以得到以下主要的結(jié)論:
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3、.通過(guò)模型對(duì)煤／生物質(zhì)(質(zhì)量比)這一參數(shù)進(jìn)行了研究,所得結(jié)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(zhì)(質(zhì)量比)取為1／4；
　　 2.熱力學(xué)模型中,850℃以前燃?xì)獬煞稚仙^快,當(dāng)溫度達(dá)到850℃后,上升變的緩慢,而提供高的溫度會(huì)提高成本,所以考慮工藝整體的經(jīng)濟(jì)性,將溫度選在800～850℃較為合理；
　　 3.CaO催化劑引入試驗(yàn)后,使得產(chǎn)氫率有所提高,是生物質(zhì)氣化獲得富氫燃?xì)獾妮^好途徑,是生物質(zhì)催化

4、氣化發(fā)展的一個(gè)方向。并且隨著Ca／C的增加,氫氣的濃度逐漸增加。模擬結(jié)果中當(dāng)Ca／C超過(guò)0.5以后,CO的量顯示為負(fù)值,所以本模型對(duì)于Ca／C比的預(yù)測(cè)有一定的限制,這里就選取Ca／C為0.5；
　　 4.當(dāng)H2O／C比達(dá)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(gè)燃燒過(guò)程持續(xù)的時(shí)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(jié)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(duì)于整個(gè)過(guò)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(yīng)用到再生循環(huán)的工藝中是很有價(jià)值的。本工藝主要采