抗生素菌渣等溫?zé)峤馓匦耘c氣化過程數(shù)值模擬.pdf

1、抗生素菌渣是提取抗生素的時候殘留下的工業(yè)廢渣。我國作為抗生素藥物生產(chǎn)大國，在2015年時該類藥品的產(chǎn)量已達(dá)到129.6萬噸，同時產(chǎn)生的菌渣為989.5萬噸，由于菌渣中殘留抗生素，易危害動植物的生存，存在安全隱患，我國在2008年將其列為危險廢棄物，要求必須進行無害化處理才可排放并禁止飼料化處理。菌渣的處理成為嚴(yán)重困擾制藥行業(yè)的難題。研究人員進行了許多新的嘗試，但有操作性低，費用高效果差等問題。本文利用流化床氣化技術(shù)進行抗生素菌渣處理可行

2、性的研究，將抗生素菌渣熱化學(xué)轉(zhuǎn)化為燃?xì)?，生物炭等清潔能源，完成了危廢的處理，同時產(chǎn)生的燃?xì)?、生物質(zhì)炭等清潔能源可以用做生活或工業(yè)生產(chǎn)。
　　首先，利用微型流化床試驗系統(tǒng)，在氬氣氣氛中進行了等溫?zé)峤鈱嶒?，研究了抗生素菌渣產(chǎn)物的變化曲線及反應(yīng)機理，通過實驗發(fā)現(xiàn)，氣體產(chǎn)量在600℃～750℃之間增加顯著;熱解過程中產(chǎn)生的四種主要物質(zhì)（CO、H2、CH4和CO2）的活化能分別為10.37 kJ/mol，20.78 kJ/mol，38.81

3、 kJ/mol和23.39 kJ/mol。
　　其次，為提高氣體產(chǎn)量與質(zhì)量，利用微型流化床分析系統(tǒng)在氬氣氣氛中進行了菌渣和褐煤的共熱解實驗。結(jié)果表明:菌渣和褐煤共熱解氣體產(chǎn)率的實驗值與計算值存在偏差，二者的共熱解具有協(xié)同與抑制效應(yīng)。其中，當(dāng)菌渣占比為20％時，與計算值的正偏差最大，促進作用最為明顯;以整體揮發(fā)分(H2、CH4、CO2和CO)為基準(zhǔn)，添加抗生素菌渣使活化能相對于單獨熱解有所下降，對共熱解反應(yīng)有一定協(xié)同作用。
　

4、　然后，根據(jù)抗生素菌渣的熱解動力學(xué)參數(shù)以及化學(xué)反應(yīng)方程，利用Fluent軟件建立了抗生素菌渣流化床熱解氣化模型，模擬分析了菌渣在流化床氣化過程中的溫度及產(chǎn)物濃度等，并與實驗結(jié)果進行比較，發(fā)現(xiàn)兩者的變化趨勢相似，熱解產(chǎn)物產(chǎn)量的誤差在10％以內(nèi)，吻合效果較好，氣化模型可以為抗生素菌渣的處理以及流化床設(shè)備的設(shè)計改進提供指導(dǎo)。
　　最后，用抗生素菌渣和小麥秸稈作為材料，在中試級循環(huán)流化床中進行氣化研究，分析了不同的參數(shù)（含水率，空氣當(dāng)量比

5、等）對于氣化所得的氣體產(chǎn)物的影響規(guī)律。結(jié)果表明:含水率越高，產(chǎn)物中一氧化碳的產(chǎn)量越少，CO2和氫氣的產(chǎn)量越高，甲烷的產(chǎn)量幾乎不變，氣體產(chǎn)物的熱值降低。隨著過量空氣系數(shù)α的增加，青、紅霉素菌渣的氣態(tài)生成物的成分（CO、CO2、CH4和H2）的變動趨向相似，其中CO、CH4和H2三種可燃?xì)怏w產(chǎn)物產(chǎn)量先增后減，而CO2的產(chǎn)量則呈現(xiàn)先減后增趨勢。氣體產(chǎn)物的熱值與可燃?xì)怏w的變動趨勢類似，而焦油則逐漸減少。根據(jù)實驗結(jié)果分析，抗生素菌渣的氣化特性滿足