基于铜基载氧体的化学链空分制氧系统的研究

基于铜基载氧体,运用流程模拟软件Aspen plus对化学链空分制氧系统展开了研究,构建化学链制氧系统模型,分析了反应温度,载气流量等因素对系统性能的影响,对化学链空分制氧系统进行参数优化。此外,本文也构建了传统的深冷空分制氧系统,与化学链制氧系统进行了对比分析。结果表明：较高的释氧反应器温度可提高氧气浓度和氧气的摩尔流量;水蒸气流量的增加也有利于释氧反应的进行。与深冷空分制氧技术相比,化学链空分制氧技术不仅系统能耗较低,而且制备的氧气浓度也较高。     

煤化学链制氢技术研究进展

化学链制氢为化石能源的高效清洁利用提供了新思路,是一种新的制氢方式,它具有高效、产品纯度高且分离简单、内分离CO₂、低NO_x等特点,发展前景广阔。本文阐述了化学链制氢的国内外研究现状,基本原理,煤化学链转化过程,介绍了设计的煤化学链制氢工艺实验装置。指出了化学链制氢发展的重点方向：筛选制备性能优异的载氧体、设计优化反应器、固体燃料化学链制氢及其系统开发。     

煤制氢联产甲醇装置中PSA尾气优化配置

分析了煤制氢装置中PSA尾气回收利用的重要性。结合本项目的流程配置,提出了两种PSA尾气综合利用的方案,并结合已有价格体系进行了经济分析以选出更优化的方案。     

煤制甲醇装置改造与优化

讨论了国内某新建180万t/a煤制甲醇装置在试生产过程中出现的问题及产生原因,并提出了相应的技术改造和调整方案,绝大部分优化和技改方案已经取得了显著的效果.目前该煤制甲醇装置运行良好,各项指标和产能均达到了设计要求.     

煤经甲醇制烯烃过程关键参数辨识与分析

研究了煤经甲醇制烯烃过程,即通过德士古气化炉将煤气化制合成气,后经甲醇制备烯烃,最后分离烯烃.基于动力学模型进行全流程模拟,模拟结果与实际数据较为吻合,乙烯与丙烯质量的相对误差分别为1.74％和1.23％.该流程系统复杂,操作参数较多且关联性强,选取进料煤水质量比为66∶34、合成气转换反应温度为251℃、合成气制甲醇...     

煤制甲醇合成装置改造与优化

通过对比国内同类型180万t/h煤制甲醇合成装置的工艺设计,分析其实际生产情况中出现的问题及产生的原因,提出相应的技术改造和调整方案,对笔者所在公司甲醇合成装置进行了改造和优化,取得了显著的效果。     

关于煤制甲醇生产工艺的研究

由于市场对于甲醇需要的不断增加,需要采取一定的工艺手段,提高甲醇的产量和产率,完成生产的预期目标.煤制甲醇的工艺手段就是利用气化进行造气,通过合成气进行处理后合成出甲醇产品.最后,对生产期间生成的废气、废水、废物进行回收处理,尽可能地做到环保无污染.     

60万吨/年煤制甲醇项目存在的问题及优化

过德士古水煤浆气化装置节水治理、高压锅炉给水管网降压改造、精馏回收塔综合改造和合成锅炉给水泵增加暖泵管线等举措,解决60万吨/年煤制甲醇项目开车以来遇到的问题,实现了气化装置节约冲洗原水30 m3/天、高压锅炉给水管网压力降至11.0~14.0 MPa正常范围、回收塔塔釜废水的醇含量稳定在0.041%和锅炉给水泵备用状态下盘车灵活的目的,为生产的稳定运行提供保证。     

煤制甲醇工艺分析

煤制甲醇工艺是实现煤炭资源向其他化工产品以及能源资源转换的重要技术途径,这一点对于我国这样缺油少气而多煤的国家而言尤其关键。立足于工艺技术特征,首先分析了煤制甲醇工艺的定义与流程,其次对煤制甲醇生产检验方法进行了探讨,最后则结合煤制甲醇工艺的发展现状,提出了相应的技术优化方案,希望可以有效提升煤制甲醇工艺的应用管理水平,为国家实现甲醇工艺的进步与煤化工行业的发展创造条件。     

煤制甲醇工艺设备及能耗分析

随着经济的发展,煤炭能源的损耗逐渐增多,对环境造成了严重的污染。为了减少环境污染,煤制甲醇开始广泛运用。但是,目前的煤制甲醇工艺能耗过多。基于这个现状,分析了煤制甲醇工艺设备以及能耗,并提出一定的政策建议,希望减少煤制甲醇工艺的能耗。     

基于化学链制氧的煤气化集成系统工艺参数分析

利用化学链制氧（chemical looping air separation,CLAS）取代传统空气分离制氧技术,提出了基于化学链制氧的煤气化集成系统。以Mn2O3/Mn3O4为氧载体,依据Gibbs自由能最小化原理,利用Aspen Plus对该集成系统进行模拟研究。结果表明,当还原温度高于840℃时,还原程度和粗煤气温度不随还原温度增加而发生明显变化,H2、CO和CH4流量及含量变化趋势较平缓,冷煤气效率为80%左右;随CO2循环比增大,水蒸气用量逐渐减少,粗煤气中H2流量和含量降低,CO流量和含量升高,CH4流量和含量基本不变,冷煤气效率升高,粗煤气温度降低。气化压力变化对粗煤气中H2、CO和CH4流量和含量无明显影响,气化压力升高会降低冷煤气效率,提高粗煤气温度。     

甘油膜分离-吸附协同强化化学链重整评估

作为生物柴油的副产物,甘油理论氢气产量高,是蒸汽重整的潜在原料。基于化学链技术,结合氢气膜分离和二氧化碳吸附,对甘油化学链重整制氢过程进行热力学模拟研究,分析反应器操作压力和膜渗透侧压力的改变对氢气产量和系统热量需求的影响。结果表明,反应器压力的提高和渗透侧压力的降低可以有效的增强氢气产量,抑制甲烷的生成,系统的反应热对压力的变化并不敏感,而吸附剂甘油比的提高能够提高重整所需的热量,进而实现系统的自热。     

化学链重整直接制氢技术进展

化学链重整直接制氢技术使用固态金属氧化物作为氧载体代替传统重整过程中所需的水蒸气或纯氧,将燃料直接转化为高纯度的合成气或者二氧化碳和水,被还原的金属氧化物则可以与水蒸气再生并直接产生氢气,实现了氢气的近零能耗原位分离,是一种绿色高效的新型制氢过程。根据产物和供热方式的不同,可以将化学链重整直接制氢工艺分为双床系统和三床系统两类,并对各系统中氧载体与反应器的设计与选择进行了分析。通过Elingham图对不同氧载体的氧化还原能力进行比较,选取适于直接制氢的金属氧化物,并讨论了氧载体材料研发的最新进展。化学链制氢反应器设计应根据不同原料和产品的特点,选择合适的气-固接触方式,以强化化学链重整直接制氢效率。     

Polygeneration of hydrogen and power based on coal gasification integrated with a dual chemical looping process: Thermodynamic investigation

This paper assesses, from a thermodynamic perspective, the conversion of coal to power and hydrogen through gasification simultaneously with a dual chemical looping processes, namely chemical looping air separation (CLAS) and water–gas shift with calcium looping CO₂ absorption (WGS-CaL). CLAS offers an advantage over other mature technologies in that it can significantly reduce its capital cost. WGS-CaL is an efficient method for hydrogen production and CO₂ capture. The three major factors, oxygen to coal (O/C), steam to coal (S/C) and CaO to coal (Ca/C) were analyzed. Moreover, the comparisons of this suggested process and the traditional processes including integrated gasification combined cycle (IGCC), integrated gasification combined cycle with carbon capture and storage (IGCC-CCS) and integrated gasification combined cycle with calcium-based chemical looping (IGCC-CaL) were discussed. And, the exergy destruction analysis of this suggested process has also been calculated.     

基于化学链燃烧的吸收剂引导的焦炉煤气水蒸气重整制氢过程模拟

建立了基于化学链燃烧供能的吸收剂引导的焦炉煤气水蒸气重整制氢系统,该系统包含吸收剂引导的焦炉煤气重整反应器（SECOGSR）、燃料反应器和空气反应器。该系统能产生高纯H₂［93.23%（mol）］,仅通过冷凝即可实现CO₂的捕获,分离能耗低。采用Aspen Plus软件对吸收剂引导的焦炉煤气重整制氢过程进行了模拟,得到优化的反应条件为：温度650℃,压力1.5 MPa,Ca/C=1,H₂O/C=4。并对系统进行了模拟,以NiO/Y₂O₃/ZrO₂(0.73/0.022/0.248,摩尔比）为化学链燃烧的载氧体和载能体,在满足反应器自热平衡和系统吸放热平衡的基础上,重整1mol焦炉煤气,燃料反应器和空气反应器所需的焦炉煤气、空气及载氧体NiO/Y₂O₃/ZrO₂的量分别为0.139、0.648、3.11 mol。该系统消耗1 mol焦炉煤气的产H₂量为1.30 mol,捕获的CO₂的量为0.355 mol。     

Syngas chemical looping gasification process: Bench‐scale studies and reactor simulations

The syngas chemical looping process co‐produces hydrogen and electricity from syngas through the cyclic reduction and regeneration of an iron oxide based oxygen carrier. In this article, the reducer, which reduces the oxygen carrier with syngas, is investigated through thermodynamic analysis, experiments, and ASPEN Plus® simulation. The thermodynamic analysis indicates that the countercurrent moving‐bed reducer offers better gas and solids conversions when compared to the fluidized‐bed reducer. The reducer is continuously operated for 15 h in a bench scale moving‐bed reactor. A syngas conversion in excess of 99.5% and an oxygen carrier conversion of nearly 50% are obtained. An ASPEN Plus® model is developed which simulates the reducer performance. The results of simulation are consistent with those obtained from both the thermodynamic analysis and experiments. Both the experiments and simulation indicate that the proposed SCL reducer concept is feasible. © 2009 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2010     

化学链合成氨技术研究进展及展望

氨气不仅是重要的化工原料和良好的氢载体,其可以作为无碳燃料的属性也引起了广泛关注。低能耗高效率的合成氨工艺是实现氨作为燃料应用的关键。阐述了合成氨工艺的发展历程,概述了以Haber-Bosch工艺为基础的多相催化和光、电等外场力驱动的合成氨工艺的新发展,重点介绍了化学链合成氨的最新研究成果,并对其研究方向进行展望。传统Haber-Bosch工艺苛刻的反应条件以及热力学和动力学之间的矛盾,促使科研工作者一直努力探索可持续的环境友好型合成氨技术。随着催化科学和表面科学的进步,人们对合成氨的反应机理和催化剂的物化性质有了更深入的认识,这为开发“绿色”合成氨工艺提供了有价值的参考信息,如要提高过渡金属催化合成氨性能,须尽量规避表面物种吸附能间的线性关系。另外,以可再生能源为能量来源的光、电催化合成氨,借助外场作用可以有效影响反应速率和机理。化学链技术的发展为合成氨工艺提供了新思路,将合成氨过程解耦为吸氮和释氮产氨2个或多个分步反应,可较好地缓解合成氨热力学和动力学矛盾,规避反应物竞争吸附。同时,各分步反应可分别优化,使整个化学链合成氨工艺达到最佳反应效果。未来采用太阳能聚热供能以及以生物质炭为碳源,并对化学链合成氨工艺进行经济性分析反馈指导工艺流程的优化,可降低碳基化学链制氨工艺的成本和能耗。     

煤化工配套空分设备的选择

以煤化工项目配套空分设备选择为研究对象,首先介绍了煤化工行业发展以及煤气化技术,接着分析空分设备规模选择,在分析了加压煤气化工艺配套空分设备的流程选择,最后介绍了空分设备关键配套部门的选择,以便使得我国煤化工设备的生产规模可以不断扩大。     

化学链干重整联合制氢热力学分析及实验

提出了一种化学链甲烷干重整联合制氢工艺。该工艺由还原反应器、干重整反应器、蒸汽反应器和空气反应器组成，在实现制氢的同时获得可变H₂/CO比的合成气。借助ASPEN plus软件和小型流化床实验台，在等温条件下，温度900℃，采用Fe₂O₃/Al₂O₃载氧体，对该工艺进行热力学分析和实验验证。结果显示，当铁氧化物被还原至FeO/Fe时，干重整反应器内甲烷转化率可以达到98%，CO产率可以达到94%。干重整反应器中同时发生甲烷干重整和部分氧化反应，载氧体内部晶格氧可以有效降低积炭并提高合成气H₂/CO比。积炭发生于晶格氧消耗殆尽时。积炭进入蒸汽反应器，发生气化反应，降低氢气纯度。     

基于3kW塔式串行流化床差异燃料的化学链燃烧解析

化学链燃烧反应器具有广泛的燃料适应性,可同时兼顾气、液、固多类型燃料的运行。本文依托耦合内构件的3kW塔式串行流化床反应器,分别开展异丙醇、污泥以及煤炭的化学链燃烧实验,探究燃料物化属性对化学链燃烧过程与反应器运行的影响,揭示面向目标燃料的反应器针对性设计、载氧体性能选择与流化操作策略,助力形成指向性强、碳捕集效率高与操作灵活的化学链燃烧技术。面对碳化程度低、有机质含量高的固体燃料,焦炭气化速率已非强化重点,如污泥在3kW塔式反应器910℃与150s停留时间内,可实现大于99%的CO₂捕集效率,化学链燃烧反应器应侧重改善可燃气体转化与旋风分离器对轻质焦炭颗粒的捕捉。当采用异丙醇等高CH₄含量的燃料时,Fe基矿石载氧体的反应性能不足,3kW反应器的额外耗氧率高达10%～19%,其中未燃尽CH₄对额外耗氧率的贡献占比超80%。化学链燃烧反应器需依据热解反应气的物化特性,选择或掺混功能性载氧体,以针对性改善气固转化。在煤等高碳化燃料的化学链燃烧过程中,焦炭气化是反应的限制性步骤,简化循环结构的3kW塔式反应器停留时间不足,仅可...