氧熱法復合床電石反應器熱解區(qū)的設計.pdf

1、我國“富煤、貧油、少氣”的能源結(jié)構(gòu)特點，決定了我國的能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和消費結(jié)構(gòu)必然長期以煤為主。電石被譽為“有機化工之母”，是重要的傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)品之一。雖然我國在上世紀五十年代就已有電石工業(yè)，但長期使用電熱法制造電石，使得能源利用率低。為此，北京化工大學從2007年開始研究氧熱法制電石的生產(chǎn)工藝，并提出了復合床反應器。本文主要研究復合床反應器的熱解區(qū)內(nèi)的復合顆粒熱解行為。
　　本文主要從三個尺度研究固體的熱解行為。第一個尺度是反應動力

2、學的尺度。在這個尺度下，本文首先利用Stieltjes級數(shù)的Padé近似給出了溫度積分和m為整數(shù)的廣義溫度積分近似式統(tǒng)一的獲得方法和具體表達式，并通過誤差分析將m的取值范圍擴展到實數(shù)范圍。與文獻中報道的表達式相比，本文的表達式提高了溫度積分表達式的擴展性，并且提高了廣義溫度積分的計算精度。其次，通過將分布活化能模型轉(zhuǎn)化為Fermi積分，本文給出了在線性升溫，拋物升溫和指數(shù)升溫這三種不同的升溫條件下分布活化能模型的模型參數(shù)反演的統(tǒng)一方法。

3、相比于傳統(tǒng)的方法，本文的方法可用較少的實驗數(shù)據(jù)獲得精度更高的連續(xù)的反演結(jié)果，更有利于后續(xù)的熱解行為的預測。
　　以第一個尺度為子模型，本文研究了第二個尺度，即顆粒尺度。在這個尺度下，本文建立和驗證了球形顆粒的一維非定態(tài)熱解模型，確定了復合顆粒是以氫氧化鈣為鈣源的擬均相結(jié)構(gòu);在熱源對熱解過程的影響方面，氫氧化鈣的熱解吸熱作用大于煙煤的熱解吸熱作用大于揮發(fā)分蒸發(fā)吸熱作用，且揮發(fā)分蒸發(fā)吸熱作用可以忽略;在熱解過程控制步方面，內(nèi)熱阻對于熱

4、解過程的影響大于外熱阻，外熱阻對于熱解過程的影響大于反應動力學。
　　以第二個尺度為子模型，本文考察了復合顆粒在第三個尺度，即床層尺度中的熱解行為。在此尺度下，本文建立了氣固逆流接觸的一維定態(tài)移動床的熱解模型，估算了在年產(chǎn)1萬噸電石的熱解任務下的氣相能量流率不低于3MJ·s-1，闡明了固相完全熱解時所需要能量流率和氣相為熱解提供的能量流率，決定了熱解區(qū)的臨界高度。并考察了氣相能量流率對熱解區(qū)臨界高度的影響，即:增加氣相的能量流率雖