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太阳能驱动煤气化反应器设计及实验研究

太阳能驱动煤气化反应器设计及实验研究

作者：张青民华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

能源的高效利用以及发展可再生能源,已经成为当今世界的发展趋势。热化学转化技术是生产清洁能源的有效途径,其中煤气化是现代煤化工的核心技术。而且我国太阳能资源丰富,分布广泛,将太阳能与煤气化过程结合,可将太阳能储存到化学能当中... 详细信息

能源的高效利用以及发展可再生能源,已经成为当今世界的发展趋势。热化学转化技术是生产清洁能源的有效途径,其中煤气化是现代煤化工的核心技术。而且我国太阳能资源丰富,分布广泛,将太阳能与煤气化过程结合,可将太阳能储存到化学能当中,克服了太阳能密度低、波动性大的特性,既减少化石能源的消耗,又拓宽了太阳能的利用途径。本文设计并制作了一种管式反应器和固定床相结合的新型上吸管式煤气化反应器。在反应管内,高温上升的合成气和下落的煤粉形成对流,不但增加了反应管内部的扰动作用,还对煤粉进行预加热,促进了煤粉在下落过程中的热解,进而促进后续的气化反应。基于研制的反应器,利用7kW高通量太阳能模拟器开展煤气化试验研究。阐述了设计工况实验组整个实验过程的运行情况,分析了进入反应器的辐射能量分布情况,反应管内部以及管壁的温度变化情况,以及合成气各组分随时间的生成情况。进一步分析了温度、水煤比、给煤速率、载气N2流量和多孔陶瓷高度等实验参数变量对合成气组分和产率的影响,以及对碳转化率、能量升级因子和太阳能转化率三个气化指标的影响。结果表明:温度升高或者多孔陶瓷高度增加,三个气化指标都有所提高,但是随着载气N2流量的增加,对气化反应有抑制作用,三个指标都有所减少。水煤比增加时,碳转化率逐渐提高至70.89%,太阳能转化率有所提高。给煤速率增加时,碳转化率有所减少,太阳能转化率逐渐提高至23.30%。最后,对比了上吸式和下吸式两种不同配置的反应器对煤气化实验的影响。结果表明,上吸式反应器的热解区温度远大于下吸式反应器的热解区温度,煤粉下落过程中会产生更多高活性焦炭,促进了后续的气化反应,其合成气总摩尔产率较下吸式反应器增加22.98mmol/min,碳转化率提高12.97%,太阳能转化率提高3.54%。

关键词：气化反应器太阳能煤气化实验研究参数分析

等离子体煤气化反应器内部流动数值模拟及设计优化的初步研究

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煤化工 2002年第3期30卷 17-22页

作者：冀春俊孙晋张英姿大连理工大学动力工程系大连116023

本文对一种等离子体煤气化反应器内部湍流、两相流动和燃烧化学反应等复杂流动现象进行了三维数值模拟 ,得出了其内部的温度分布、速度分布和组分浓度分布 ,在对计算结果进行分析的基础上 ,提出了等离子体煤气化反应器的一种优化设计方... 详细信息

本文对一种等离子体煤气化反应器内部湍流、两相流动和燃烧化学反应等复杂流动现象进行了三维数值模拟 ,得出了其内部的温度分布、速度分布和组分浓度分布 ,在对计算结果进行分析的基础上 ,提出了等离子体煤气化反应器的一种优化设计方案 ,并对此方案进行了不同等离子体流速下的数值模拟和比较分析 ,以确定气流参数的最佳匹配 ;数值分析结果表明

关键词：煤气化反应器三维数值模拟等离子体反应器湍流两相流燃烧优化设计

流化床气化反应器模拟——2.停留时间分布和颗粒混合的影响——分级床模拟

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煤炭转化 1980年第1期 91-91页

采用了半焦颗粒在流化床气化炉中的总平衡方程的解来确定反应速率的校正平均值。用一简化模型研究气体流过密相时流型的影响。已经表明,在宽的参数范围内,颗粒混合好就足以使模型间的差别缩

关键词：气化反应器气化炉流化床沸腾床化工机械停留时间分布颗粒混合

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套筒分布式气相光气化反应器获专利

中国石油和化工 2011年第10期 71-71页

日前，赛鼎公司与天津大学合作申请的发明专利套筒分布式气相光气化反应器及用于合成异氰酸酯的方法获得国家知识产权局授权。气相光气化反应器是气相法异氰酸酯生产的核心装置。鉴于气相光气化反应对活塞流流动方式的要求，该发明提出... 详细信息

日前，赛鼎公司与天津大学合作申请的发明专利套筒分布式气相光气化反应器及用于合成异氰酸酯的方法获得国家知识产权局授权。气相光气化反应器是气相法异氰酸酯生产的核心装置。鉴于气相光气化反应对活塞流流动方式的要求，该发明提出了在整个流通截面上，实现分层环状流体输入的套筒分布式反应器。

关键词：气化反应器发明专利气相法分布式套筒国家知识产权局异氰酸酯光气化反应

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赛鼎与天大气相光气化反应器获专利

化工装备技术 2011年第5期32卷 22-22页

作者：钱伯章

2011年9月2日,赛鼎公司与天津大学合作申请的发明专利套筒分布式气相光气化反应器及用于合成异氰酸酯的方法获得国家知识产权局授权。气相光气化反应器是气相法异氰酸酯生产的核心装置。鉴于气相光气化反应对活塞流流动方式的要求,该发... 详细信息

2011年9月2日,赛鼎公司与天津大学合作申请的发明专利套筒分布式气相光气化反应器及用于合成异氰酸酯的方法获得国家知识产权局授权。气相光气化反应器是气相法异氰酸酯生产的核心装置。鉴于气相光气化反应对活塞流流动方式的要求,该发明提出了在整个流通截面上,实现分层环状流体输入的套筒分布式反应器。

关键词：气化反应器发明专利气相法国家知识产权局异氰酸酯光气化反应天津大学核心装置

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太阳能煤炭气化及经济性

现代化工 1987年第1期7卷 35-38页

作者：高忠乾宝鸡氮肥厂

介绍了太阳能煤炭气化的工艺原理和装置,特别是混配太阳能气化装置和全太阳能气化装置以及设想中的两种太阳能接收器的构造。通过太阳能气化炉与鲁奇气化炉产品煤气成本的比较,评述了太阳能煤炭气化的经济性。混配太阳能气化装置和全太... 详细信息

介绍了太阳能煤炭气化的工艺原理和装置,特别是混配太阳能气化装置和全太阳能气化装置以及设想中的两种太阳能接收器的构造。通过太阳能气化炉与鲁奇气化炉产品煤气成本的比较,评述了太阳能煤炭气化的经济性。混配太阳能气化装置和全太阳能气化装置的气化效率分别提高10%和25%,分别节煤12%和30%。全太阳能煤炭气化装置无须任何供氧设备,而混配太阳能煤炭气化装置最为实用。

关键词：太阳能煤气太阳辐射能气候资源可燃气体气化装置气化反应器气化炉煤气化煤炭气化经济性

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国外动态

现代化工 2001年第2期21卷 64-67页

新法利用石油炼厂废气生产硫代硫酸铵一种用石油炼厂废气生产硫代硫酸铵(ATS)的技术即将在挪威国家石油公司设在丹麦凯隆堡的石油炼厂开始工业化应用。据称,这一由丹麦Haldor Topse公司研究成功的技术可达到99.95%以上的硫回收率,高... 详细信息

新法利用石油炼厂废气生产硫代硫酸铵一种用石油炼厂废气生产硫代硫酸铵(ATS)的技术即将在挪威国家石油公司设在丹麦凯隆堡的石油炼厂开始工业化应用。据称,这一由丹麦Haldor Topse公司研究成功的技术可达到99.95%以上的硫回收率,高于一般克劳斯装置硫回收率(99.9%)。此外生产出的ATS售价可达约300美元/t。 ATS通常是用燃烧元素硫生成SO2，然后在氨溶液中吸收SO2的方法生产的。生成的NH4HSO3与S和NH3反应生成［(NH4)2S2O3］即ATS。据称，Topse法以H2S和氨为起始原料。在常压、低温条件下操作，不使用催化剂。在经济效益上,此法可以与克劳斯法竞争。据称,国家石油公司曾面临对其克劳斯装置进行技改以提高硫的回收率和增加生产能力的紧迫任务,后来发现采用ATS法是一经济效益较高的技改方案。Chemical Engineering,2000,107(6):17产生有价值产品的废轮胎热解法用美国联合自然(Union Nature)公司研究成功的一种热解法,可从废轮胎回收可市售的产品:燃料气、炭黑和钢丝。该公司在6 000 t/a规模的装置上试验过此法,并已建成每年可处理2万个轮胎的可移动式工业规模装置。按此法,整个废胎经一系列门连续送入热解室,这一系列门用以使反应室与空气隔绝。轮胎在一传动带上移动,在316～538℃温度和常压下热解。橡胶蒸发,产生含热量在37.65×106 J/m3以上的燃料气。一膨润土系矿物催化剂起双重作用,即降低热解温度并从气体中吸收硫。炭黑和增强钢丝用一机械装置推出传动带,然后分离。产生的燃料气大约15%用于此法的热解,其余部分可作燃料出售。据称,此法的设备投资可在3年内回收,这是按如下的产品价格结算的：1 054.36×106 J热值的燃料气售价2美元,1 t钢丝100美元,1 t炭黑200美元。Chemical Engineering,2000,107(8):19不需分拣出聚氯乙烯的废塑料回收新技术日本大赛珞化学工业公司和新日本炼铁公司接受新能源工业技术综合开发机构的委托，协助绿色日本中心为确立含聚氯乙烯的一般废塑料和工业废塑料的回收技术建造实证试验装置。此次研究的技术源于新日本炼铁公司的部分氧化技术,含聚氯乙烯的废塑料在高温下部分氧化分解生成主成分为一氧化碳、氢和氯化氢的化学原料气体,一氧化碳与氢用于合成甲醇,氯化氢作为盐酸回收。甲醇有广泛用途,大赛珞公司以工业规模甲醇与一氧化碳反应制造醋酸。在开发此技术时得到聚氯乙烯工业和环境协会的协助。拟建造的实证试验装置处理废塑料的能力约为5 t/d,2000年7月开始建造,将于2001年初试运转,旨在确证此技术。化学工业时报(日),第2402号:3PVC回收利用工艺将工业化索尔维公司开发了废PVC回收利用Vinyloop工艺,在意大利Ferrara的装置定于2001年中期开工投产。该装置为5家公司的合资企业,将从废PVC中生产8 500 t/a树脂,大多为电器和电话电线用料。在Vinyloop工艺中,塑料废物被切成小片,并与酮类和未披露的添加剂组成的溶剂相混合。溶剂选择性地溶解PVC及其添加剂,如增塑剂。其他材料包括金属和诸如聚酯和聚胺等塑料不能溶解。含PVC的液体从固体中离心分离出来,然后添加水使PVC沉淀出来,并用二次离心使其回收。溶剂可循环使用。据称,该装置生产费用与生产新PVC的费用相近,但回收物料可以较高价格出售,因为它含有所有添加剂。该公司预计,回收装置的投资约800万美元,可在2～3年内得到偿还。Chemical Engineering,2000,107(7):17日本注重废塑料气化成化学原料的化学回收法日本从2000年4月开始实施PET瓶以外的塑料容器包装强制回收法。这类废塑料的种类混杂,难于按不同种类逐一分拣回收处理,一般用焚烧发电、油化、用作高炉还原剂等方法回收处理。但是,这类废塑料量大,占一般生活废塑料的73%。焚烧发电存在排放CO2和二NFDA1NFDA2的二次污染问题,油化法成本太高,而用作高炉还原剂的用量有限。在这种背景下,在日本受冷落的气化成合成气作化工原料用的化学回收法被重新评价和重视。例如宇部兴产和任原二公司的加压二段气化法日处理混杂包装等废塑料的实证试验装置已于2000年4月在山口县宇部市正式启动。此气化系统用低温气化炉和高温气化炉组成。混杂废塑料首先用简单成型机作成固体燃料状,直径约60 mm,外表面坚硬,内心松软以便投入气化炉。废塑料块在低压流化床式气化炉于600℃下完全气化,混杂在废塑料中的金属在炉内基本无氧的还原氛围中保持完好的金属状态从炉的下部卸出。低温气化炉反复采用常压和加压状态进行操作。低温气化炉产生的气体在高温气化炉中加有少量氧的还原性氛

关键词：废塑料吸附剂化学回收法壳聚糖气化炉气化反应器日本住友化学公司半金属石油炼厂烷醇导电性聚合物环己酮肟国外动态生物催化剂生产装置己内酰胺稻瘟病稻瘟稻作病害

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文献摘录

煤气与热力 1990年第5期 62-63页

密西西比褐煤在固定床气化器中的水蒸汽气化(美)/Boswell,***·Fuel ***.18,37—50(1988)Mar· 为确定密西西比褐煤对德克萨褐煤的气化速率常数,使用了小型固定床反应器,并且比较了由两种煤半焦重量损失和气体体积数据计算出的气化速率... 详细信息

密西西比褐煤在固定床气化器中的水蒸汽气化(美)/Boswell,***·Fuel ***.18,37—50(1988)Mar· 为确定密西西比褐煤对德克萨褐煤的气化速率常数,使用了小型固定床反应器,并且比较了由两种煤半焦重量损失和气体体积数据计算出的气化速率常数。使用了一级或2/3级动力方程分析气体产率。以无灰干基计算的密西西比褐煤和德克萨斯褐煤的气化速率常数相当一致。

关键词：碳转化率褐煤密西西比煤的气化柴煤美国固定床气化气化介质气化装置催化气化次烟煤速率常数气化炉气化反应器气化过程锁斗

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生物质气化技术研究现状及发展前景

可再生能源 2002年第4期20卷 16-19页

作者：邱钟明陈砺华南理工大学化工学院广州510640

讨论了生物质气化技术的基本原理和基本过程,阐述了生物质气化反应器(气化炉)及生物质气化的技术关键,指出了气化技术在我国广阔的发展前景。

关键词：现状发展前景生物质气化流化床气化反应器气化炉