基于锰基载氧体的煤化学链气化模拟与实验研究
发布时间：2021-06-10 08:29
煤化学链气化技术将“无焰燃烧”理论应用于循环流化床,借助载氧体传递煤气化过程中所需氧与热量,实现煤炭的清洁转化。目前,煤化学链气化技术的工业化应用尚未成熟,其中兆瓦级装置的自热运行,载氧体的规模化制备及其反应性能调控等问题仍需解决。针对上述问题,本文首先运用Aspen Plus软件对煤化学链气化的热力学进行分析;通过制备锰基钙钛矿载氧体,进而研究了锰基钙钛矿载氧体/煤化学链气化的反应性能及其循环反应过程中载氧体的结构演变规律,主要研究内容如下:（1）运用Gibbs自由能最小化方法建立了1MWth煤化学链气化工业装置流程模型。探讨了煤种（宁夏煤、新疆煤、云南煤）、载氧体种类（赤铁矿、天然锰矿）、燃料反应器内运行温度、氧/碳比、压力、水蒸气/煤比对系统生产合成气的影响及实现系统自热平衡运行的条件。结果表明:在700～1200℃范围内,随温度升高,3种煤的合成气产率及冷煤气效率都是先增加后趋于平缓。水蒸气/煤质量比在0.5～1.5范围内增大,压力在0.1～3.0 MPa范围内增加都会使合成气产率降低。随氧/碳摩尔比在0.1～1.7范围内增大,合成气产率显著降低,系统由外部供热变为向外放热。当...
【文章来源】：宁夏大学宁夏回族自治区 211工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１中国煤炭资源储量及分布??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｔｈｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｏａｌ?ｉｎ?Ｃｈｉｎａ??
宁夏大学硕士学位论文?第一章绪论??１．４．３钙钛矿复合载氧体??在固体燃料的化学链燃烧／气化工艺中，气固反应是整个反应的主体。如果能够使用在反应阶??段释放出氧气的载氧体，便可大大促进固体燃料的转化。事实上载氧体释放的氧气会与燃料发生??燃烧反应，载氧体的这种现象被称为化学链氧解耦性能（ＣＬＯＵ）?图１－４为煤气化过程中使??用具有化学链氧解耦功能载氧体释放气态氧与煤反应的过程。??Ｃ〇２??ＨｊＯ?ＣＯ，??Ｈａ?Ｏ?令?ＪＫ?４??ＣＯｉ／Ｏ＾ｖｇｃｎ－Ｃａｒｒｉｅｒ??ｉｔｉｒｔｔｉｎｒ??ＣＯ＞??ＣＬＯＵ?（ｓｏｌｉｄ?ｆｕｅｌ）??图１－４化学链氧解耦（ＣＬＯＵ）过程示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｍａｉｎ?ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ?ｉｎｖｏｌｖｅｄ?ｉｎ?ｆｕｅｌ－ｒｅａｃｔｏｒ?ｆｏｒ?ＣＬＯＵ??钙钛矿结构的载氧体近年来由于其出色的化学链氧解耦性能逐渐引起了人们的广泛关注。钙??钛矿型复合载氧体的结构为ＡＢ〇ｍ，Ａ?—般为碱金属离子（如Ｃａ等），Ｂ为过渡金属离子（如??Ｍｎ，?Ｆｅ，?Ｔｉ等），５因子表示结构中的缺氧程度（５＝０表示完美结构）。Ａ、Ｂ位点一般不必由单??一类型的离子组成，只要掺杂剂的离子半径和氧化状态与主原子相似，就可以兩一种或多种离子??掺杂Ａ位和Ｂ位。Ａ位必须具有比Ｂ位更大的离子半径，因此有较少的选择，Ｂ位可以在大多??数过渡金属中选择。钙钛矿结构的载氧体不同于其他载氧体会有明显的相变过程，即Ｃｕ０－Ｃｕ２０、??Ｎｉ－Ｎｉ０、Ｆｅ２０３－Ｆｅ３０４等，但是其在化学链中应用是可行的。因为可以通过改变环境因素（如温度、??压力或氧逸度）来增加或减少ＳＩＡ。化学链过程空气反应器
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【参考文献】：
期刊论文
[1]煤气化技术发展现状及趋势[J]. 张云,杨倩鹏. 洁净煤技术. 2019(S2)
[2]能源需求快速增长背后现危机——2019年世界能源统计年鉴解读[J]. 李敏,钱伯章. 中国石油和化工经济分析. 2019(08)
[3]中国煤炭资源分布特征及其基础性作用新思考[J]. 王海宁. 中国煤炭地质. 2018(07)
[4]3 MWth化学链燃烧装置设计方法[J]. 李振山,成茂,陈虎,蔡宁生,李维成,岳鹏飞. 新能源进展. 2018(03)
[5]化学链基础理论及其在节能减排中的应用[J]. 刘永卓,郭庆杰. 工程研究-跨学科视野中的工程. 2015(04)
[6]废弃咖啡渣化学链气化反应特性[J]. 张云鹏,刘永卓,杨勤勤,郭庆杰. 化工学报. 2016(04)
[7]批量制备Fe2O3/Al2O3氧载体及褐煤化学链燃烧实验研究[J]. 郭磊,赵海波,马琎晨,梅道锋,方彦飞,郑楚光. 中国电机工程学报. 2013(17)
[8]煤气化工艺技术的比较[J]. 闫秀婷. 当代化工. 2013(05)
[9]铁基复合载氧体煤化学链气化反应特性及机理[J]. 程煜,刘永卓,田红景,郭庆杰. 化工学报. 2013(07)
[10]Fe2O3/Al2O3氧载体制备方法的研究[J]. 梅道锋,赵海波,马兆军,郑楚光. 燃料化学学报. 2012(07)
硕士论文
[1]钙基复合载氧体/煤化学链气化反应性能研究[D]. 胡修德.青岛科技大学 2014
本文编号：3222044
【文章来源】：宁夏大学宁夏回族自治区 211工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１中国煤炭资源储量及分布??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｔｈｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｏａｌ?ｉｎ?Ｃｈｉｎａ??
宁夏大学硕士学位论文?第一章绪论??１．４．３钙钛矿复合载氧体??在固体燃料的化学链燃烧／气化工艺中，气固反应是整个反应的主体。如果能够使用在反应阶??段释放出氧气的载氧体，便可大大促进固体燃料的转化。事实上载氧体释放的氧气会与燃料发生??燃烧反应，载氧体的这种现象被称为化学链氧解耦性能（ＣＬＯＵ）?图１－４为煤气化过程中使??用具有化学链氧解耦功能载氧体释放气态氧与煤反应的过程。??Ｃ〇２??ＨｊＯ?ＣＯ，??Ｈａ?Ｏ?令?ＪＫ?４??ＣＯｉ／Ｏ＾ｖｇｃｎ－Ｃａｒｒｉｅｒ??ｉｔｉｒｔｔｉｎｒ??ＣＯ＞??ＣＬＯＵ?（ｓｏｌｉｄ?ｆｕｅｌ）??图１－４化学链氧解耦（ＣＬＯＵ）过程示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｍａｉｎ?ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ?ｉｎｖｏｌｖｅｄ?ｉｎ?ｆｕｅｌ－ｒｅａｃｔｏｒ?ｆｏｒ?ＣＬＯＵ??钙钛矿结构的载氧体近年来由于其出色的化学链氧解耦性能逐渐引起了人们的广泛关注。钙??钛矿型复合载氧体的结构为ＡＢ〇ｍ，Ａ?—般为碱金属离子（如Ｃａ等），Ｂ为过渡金属离子（如??Ｍｎ，?Ｆｅ，?Ｔｉ等），５因子表示结构中的缺氧程度（５＝０表示完美结构）。Ａ、Ｂ位点一般不必由单??一类型的离子组成，只要掺杂剂的离子半径和氧化状态与主原子相似，就可以兩一种或多种离子??掺杂Ａ位和Ｂ位。Ａ位必须具有比Ｂ位更大的离子半径，因此有较少的选择，Ｂ位可以在大多??数过渡金属中选择。钙钛矿结构的载氧体不同于其他载氧体会有明显的相变过程，即Ｃｕ０－Ｃｕ２０、??Ｎｉ－Ｎｉ０、Ｆｅ２０３－Ｆｅ３０４等，但是其在化学链中应用是可行的。因为可以通过改变环境因素（如温度、??压力或氧逸度）来增加或减少ＳＩＡ。化学链过程空气反应器
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【参考文献】：
期刊论文
[1]煤气化技术发展现状及趋势[J]. 张云,杨倩鹏. 洁净煤技术. 2019(S2)
[2]能源需求快速增长背后现危机——2019年世界能源统计年鉴解读[J]. 李敏,钱伯章. 中国石油和化工经济分析. 2019(08)
[3]中国煤炭资源分布特征及其基础性作用新思考[J]. 王海宁. 中国煤炭地质. 2018(07)
[4]3 MWth化学链燃烧装置设计方法[J]. 李振山,成茂,陈虎,蔡宁生,李维成,岳鹏飞. 新能源进展. 2018(03)
[5]化学链基础理论及其在节能减排中的应用[J]. 刘永卓,郭庆杰. 工程研究-跨学科视野中的工程. 2015(04)
[6]废弃咖啡渣化学链气化反应特性[J]. 张云鹏,刘永卓,杨勤勤,郭庆杰. 化工学报. 2016(04)
[7]批量制备Fe2O3/Al2O3氧载体及褐煤化学链燃烧实验研究[J]. 郭磊,赵海波,马琎晨,梅道锋,方彦飞,郑楚光. 中国电机工程学报. 2013(17)
[8]煤气化工艺技术的比较[J]. 闫秀婷. 当代化工. 2013(05)
[9]铁基复合载氧体煤化学链气化反应特性及机理[J]. 程煜,刘永卓,田红景,郭庆杰. 化工学报. 2013(07)
[10]Fe2O3/Al2O3氧载体制备方法的研究[J]. 梅道锋,赵海波,马兆军,郑楚光. 燃料化学学报. 2012(07)
硕士论文
[1]钙基复合载氧体/煤化学链气化反应性能研究[D]. 胡修德.青岛科技大学 2014
本文编号：3222044
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