基于化学链的中药废渣气化利用技术研究

发布时间：2020-04-30 11:31

【摘要】：能源一直是人类赖以生存和发展的重要资源,截至2017年,我国已连续17年成为全球能源消费增量最大的国家。由于我国人口多,能源需求大,面临着巨大的供给压力。我国是中药生产大国,每年产生中药渣数千万吨,多以堆填处理,如何实现废弃药渣的资源化利用是目前面临的一项重要任务。化学链气化技术无需空分,可低成本生产高质量合成气,是目前气化技术发展的重要趋势。将化学链技术应用在废弃中药渣的气化,实现其资源化利用是一项较有潜力的中药渣处理技术。本文利用同样是工业废料的赤泥作为载氧体,通过热重分析仪、流化床反应器开展了系列研究。首先对赤泥载氧体的煅烧温度进行了筛选,煅烧温度分别为1050℃、1150℃、1250℃,以N_2与CO的混合气作为还原气体,通过热重分析仪进行测试分析,最终遴选出煅烧温度为1050℃的载氧体作为气化反应的载氧体。通过热重实验测试中药渣燃料与赤泥载氧体预先混合的样品发现载氧体对中药渣的气化有着一定的积极作用,在800℃到升温终止并恒温的区间内,促进了CO_2对中药渣内固定碳的反应。为了进一步探索更加合适的气化反应条件,在立式管式炉中进行了小型流化床实验,综合实验结果来看,载氧体质量:中药渣质量=4:1比较有利于制取H_2、CO合成气,其它比例样品生产的合成气中CO比例较高而H_2比例过低。在反应温度的选择上,以950℃较好,当反应温度过低时载氧体无法发生反应,且中药渣热解不充分,合成气产量较低。对于通入水蒸气来说,当水蒸气流量为3 g/min时,生成的合成气产量较高,且水蒸气的通入有利于H_2的生产,更加有利于制取合成气。最后,通过XRD、SEM、EDS、BET等表征分析,对反应前后的载氧体理化性质演变进行深入分析,结果表明,反应前后赤泥载氧体的晶体结构相对稳定,还原后载氧体中铁元素以Fe_3O_4形式存在,水蒸气的加入有利于载氧体孔隙结构的保持,可以看出赤泥载氧体是比较理想的气化载氧体。
【图文】：

1 绪论无焰燃烧方式，，比传统燃烧方式具有更高的能量方式具有 CO2的内分离性质，并且由于燃烧(载过程)不带入氮气，燃烧产生的 NOx也大大降低量的广泛关注，化学链燃烧技术在 20 世纪 90日本、英国、美国和瑞典等国的许多科研机构都的基本原理是以氧载体替代氧气的作用，将传统，通常分两步进行，如图 1-1 所示(针对氧载体应发生在还原反应器中，由载氧体供给氧元素，(Me)被分离出来送入氧化器与空气直接接触，轮循环。在整个过程中，氧载体起到传递氧的作

图 1-2 化学链气化反应示意图Figure 1-2 Chemical looping gasification reaction diagram平衡原理，在发生化学链气化反应时，两个反应器中[25,51]：应器中：解反应：CnH2mOx→ char + volatiles(CO2, CO, H2, CH4) 粒与热解后的产物进行还原反应：MeyOx+ CO → MeyOx-1+ CO2MeyOx+ H2→ MeyOx-1+ H2O 4MeyOx+ CH4→ 4MeyOx-1+ 2H2O + CO2MeyOx+ CH4→ MeyOx-1+ 2H2+ CO MeyOx+ C → MeyOx-1+ CO MeyOx+ C → MeyOx-2+ CO2反应：
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE665.3;X705

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 沈来宏;;化学链技术进展[J];国际学术动态;2017年04期

2 张帅;肖睿;李延兵;金保f;;燃煤化学链燃烧技术的研究进展[J];热能动力工程;2017年04期

3 李媛;谢红艳;张俊涛;;化学链燃烧技术中载氧体的研究进展[J];广东化工;2017年14期

4 张秀丽;郑晓明;;一种天然气化学链燃烧新工艺[J];广东化工;2017年15期

5 李媛;尹雪峰;张志磊;;负钛铜基载氧体在煤化学链燃烧中多环芳烃的生成[J];浙江大学学报(工学版);2016年02期

6 杨杰;马丽萍;唐剑骁;朱斌;连艳;刘红盼;马贵鹏;;化学链燃烧国内外研究发展现状[J];现代化工;2016年01期

7 王坤;张利;徐元孚;王梓越;王建;;国内化学链燃烧技术研究进展[J];能源与节能;2016年06期

8 刘永卓;郭庆杰;田红景;;煤化学链转化技术研究进展[J];化工进展;2014年06期

9 M'BOUNANA Noé-Landry-Privace;王帅;杨运超;CAMARA Namory;陆慧林;;耦合反应器中化学链燃烧的模拟[J];工程热物理学报;2014年07期

10 李广龙;;化学链燃烧技术中载氧体的研究概述[J];山东化工;2013年02期

相关会议论文 前10条

1 李振山;韩海锦;蔡宁生;;化学链燃烧研究现状及进展[A];中国动力工程学会第三届青年学术年会论文集[C];2005年

2 姜旭;王翠苹;徐承浩;狄海生;;CaSO_4为载氧体的煤化学链燃烧流动反应数值模拟[A];高等学校工程热物理第十九届全国学术会议论文集[C];2013年

3 曾亮;孙敬泽;巩金龙;;双金属氧化物在化学链制氢过程中的应用[A];第二届能源转化化学与技术研讨会会议指南2015[C];2015年

4 郭庆杰;刘永卓;田红景;王许云;;化学链过程载氧体颗粒研究进展[A];中国颗粒学会第七届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2010年

5 田红景;郭庆杰;;基于CaSO_4的复合型载氧体在化学链燃烧系统中的应用[A];中国颗粒学会第六届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集（上）[C];2008年

6 余钟亮;李春玉;胡顺轩;周兴;赵建涛;黄戒介;房倚天;;基于碱金属修饰铁铝复合氧载体的煤直接化学链气化制氢技术[A];第十八届中国科协年会——分8 煤化工精细化发展论坛论文集[C];2016年

7 黄振;何方;赵坤;李海滨;;赤铁矿用于生物质化学链气化氧载体的反应性能[A];全国农村清洁能源与低碳技术学术研讨会论文集[C];2011年

8 卢腾飞;胡松;向军;石金明;许凯;;煤常压化学链气化制氢的热力学研究[A];“两区”同建与科学发展——武汉市第四届学术年会论文集[C];2010年

9 何方;黄振;李海滨;;生物质化学链气化制合成气[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年

10 吴天威;于庆波;姚鑫;任慧来;彭家燕;王坤;;化学链空分制氧中金属氧化物载氧体研究现状[A];第八届全国能源与热工学术年会论文集[C];2015年

相关博士学位论文 前10条

1 张浩;太阳能驱动化学链循环的固体燃料蓄能转化机理及实验研究[D];中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所);2018年

2 花秀宁;生物质废物热解气深度还原化学链制氢工艺及其机理研究[D];清华大学;2017年

3 王训;铁基氧载体生物质化学链技术研究[D];华中科技大学;2018年

4 范峻铭;化石燃料化学链燃烧能量系统评价方法与全生命周期研究[D];中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所);2019年

5 徐雷;基于铜/锰氧化物的化学链燃烧载氧体制备与特性研究[D];清华大学;2016年

6 王晓佳;高通量循环流化床燃煤化学链燃烧试验及数值模拟研究[D];东南大学;2016年

7 张筱松;耦合化学间冷的化学链燃烧与甲醇重整氢电联产系统研究[D];中国科学院研究生院（工程热物理研究所）;2009年

8 田红景;钙基载氧体在化学链燃烧技术中的应用研究[D];青岛科技大学;2010年

9 鲍金花;以煤为燃料的化学链燃烧铁基载氧体特性研究[D];清华大学;2014年

10 田强;基于固定床反应器的天然气化学链燃烧技术及应用研究[D];北京科技大学;2018年

相关硕士学位论文 前10条

1 刘阳;基于化学链的中药废渣气化利用技术研究[D];中国矿业大学;2019年

2 何建龙;化学链-甲烷裂解制取高浓度氢气技术及活性炭多功能体的定向改性[D];中国矿业大学;2019年

3 王一迪;化学链产氢还原阶段Fe_2O_3动力学研究[D];中国石油大学(华东);2017年

4 卓纳思（Jonas Hilario）;生物乙醇吸附增强式化学链重整制氢：反应器建模与过程模拟[D];天津大学;2018年

5 何阳东;基于化学链燃烧的煤基SNG动力联产系统研究[D];西南石油大学;2018年

6 康静娴;气相载氧体MoO_3在化学链气化过程中的转变行为及其与煤的气化反应特征[D];太原理工大学;2019年

7 李想;CO气体燃料化学链系统的数值模拟[D];哈尔滨理工大学;2019年

8 邓志凯;串行流化床化学链空分制氧系统建模及性能优化研究[D];湖南大学;2018年

9 付柯;铈基载氧体化学链甲烷重整反应研究[D];西北大学;2018年

10 张志越;基于铁基载氧体化学链燃烧过程中汞迁移变化规律[D];南京师范大学;2018年

本文编号：2645721