填充流化床集成水煤气变换与二氧化碳矿化的模拟分析

作     者：常麒 葛蔚 

作者机构：中国科学院过程工程研究所介科学与工程全国重点实验室 中国科学院大学化学工程学院 

出 版 物：《化工学报》 (CIESC Journal)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家自然科学基金项目(22293024) 

主　　题：多相反应器 制氢 水煤气变换 二氧化碳捕集 矿化 填充流化床 活塞流模型 整体气化联合循环 

摘      要：提出了在填充流化床中以矿物碳酸化（MC）原位封存水煤气变换反应（WGSR）制备H2副产的CO2的连续操作新工艺。除了借助WGSR的高温、高压、高湿环境强化MC，吸收剂粉末流化通过WGSR催化剂填充床的连续分离可应对产物层增厚导致的MC吸收速率快速衰减。基于晶粒尺度溶解扩散MC模型和WGSR表观动力学建立了该反应器的一维稳态活塞流模型，以此分析了750 MW整体气化联合循环（IGCC）装置中应用此新工艺的技术经济性。基于模拟获得的CO2、MC吸收剂粉末转化率及给定能耗、碳税等计算CO2减排费用表明：将MC吸收剂的碳酸化产物作为水泥辅助性凝胶材料（SCM）产生附加值是此技术商业化的前提；考虑CO2、MC吸收剂粉末转化率与研磨能耗，宜采用10 μm左右的MC吸收剂细粉末。