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]
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。