TBCFB低阶煤梯级利用及含酚废水处理工艺的模拟

发布时间：2020-06-10 04:17

【摘要】：三塔式循环流化床(TBCFB)作为一种新型的流化床装置,由下行床、鼓泡流化床、提升管三部分组成,分别完成煤的热解、气化以及燃烧过程。该技术的最大特点是将吸热反应(热解、气化)和放热(燃烧)反应结合起来,并利用固体热载体将放热反应产生的热输运到吸热反应所在的反应器中,提供其反应所需的热量。本文利用Aspen plus软件强大的物质数据库以及热力学模型对三塔式循环流化床运行过程中的热量平衡和物料平衡进行分析。由于相关热态实验数据的缺乏,需要对反应器温度进行假设,具体如下:1.下行床反应器内,热载体的进口温度为1100℃,出口温度为900℃,原料的进口温度200℃,热解半焦的温度为650℃;2.鼓泡流化床反应器内,热载体进口温度900℃,出口温度850℃,半焦出口温度850℃,水蒸气进口温度800℃;3.燃烧反应器中,热载体和半焦的进口温度850℃,氧气进口温度100℃,出口温度是1100℃。分析结果表明,当半焦作为循环热载体时,半焦与煤颗粒的最优比例为6.5:1,当石英砂作为循环热载体时,石英砂与煤颗粒的最优比例为12.5:1。当低阶煤的处理量为100kg/h时,鼓泡流化床气化工艺需要水蒸汽气化剂的量为5.4kg/h,提升管燃烧工艺需要氧气50kg/h。经过计算,热解焦油的产率为20.5%,热解气的产率为52.8%,半焦为26.7%;其中,7%的半焦用于气化工艺,93%的半焦用于燃烧工艺。在三塔式循环流化床的后续流程中不可避免地需要处理含酚废水。本文以苯酚为代表,利用Aspen plus V7.3软件模拟渗透汽化-分级冷凝(PVFC)技术处理含酚废水的工艺过程。结果表明在-8℃冷凝温度下,可以得到纯度为80.6%的苯酚(模拟值),回收率为97.23%。利用Aspen plus中自带的物性分析工具来绘制苯酚/水的相图,发现其在280Pa的低压条件下近似呈“直角三角形”,根据Antoine方程计算,苯酚、水在此低压下的饱和蒸汽压分别为3.16Pa和334.8Pa,而苯酚、水的实际分压分别为23.24Pa(3.16Pa)和256.76Pa(334.8Pa),因此仅有苯酚被冷凝。这是PVFC工艺能够获得高纯度苯酚的原因所在。
【图文】：

图 1.1 固定床气化过程简图Fig.1.1 Simple diagram of fixed bed gasification process有代表性的就是鲁奇气化炉，是 30 年代德国鲁奇公司开发的固定干式排渣固定床气化炉。鲁齐炉的技术已经十分成熟，整体采用.0MPa，碳转换率为 90%左右，煤气的热值高，气化强度大。但是可避免的缺点是气化炉结构复杂，炉子内设有破粘和煤分布器接导致炉子的制造和维修费用大；而且入炉原料必须为块煤，这原料的类型（只能选择弱粘性的煤料）；炉子为高压间歇性操的加压和泄压，这在一定程度上是产生噪音的污染和资源的浪有焦油、酚等有毒有害的物质，而且热解和气化不能分开，其中很多固定碳以灰渣的形式被排出炉体，这在很大程度上是对煤炭现在，固定床气化炉还是现在煤炭气化工业中主流的选择。结构图如图 1.2[31]所示，分为加煤斗、气化炉炉体、排灰斗三个

图 1.2 鲁齐炉气化床过程.2 The process of Lurqi coal gasificatio气化剂（通常由蒸汽和氧气组成中，，煤粉可以瞬间反应，反应时间，在到达出口处时已经完全反应了氧化碳和氢气）以及熔渣。由于床的煤气化过程是没有影响的，，这样每种的适应性强，但是煤气粉碎，还要进行除尘等辅助设备。流床气化技术中，K-T、E-GAS、
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X703;TQ536

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本文编号：2705757