生物质热解挥发分化学链重整工艺模拟与分析
刘根
张榕江
孙仲顺
马广举
张博
杨伯伦
吴志强
西安交通大学 化学工程与技术学院,陕西 西安 710049;陕西省能源化工过程强化重点实验室,陕西 西安 710049
摘要：在常规生物质化学链气化工艺中,热解、气化、重整等众多复杂的反应过程被限制在同一个反应空间中,这些反应之间存在复杂的相互作用,导致碳转化率较低,且难以实现产物定向调控与系统自热运行.基于解耦策略的生物质热解与化学链重整相结合的工艺可实现上述复杂过程定向调控,从而一 定程度上克服常规化学链气化面临的挑战.利用Aspen Plus软件对该工艺进行全流程模拟,并使用热解实验结果对模型进行验证.考察了热解反应器温度、重整反应器温度、蒸汽生物质质量比对工艺性能的影响规律.结果表明:热解温度在400～600℃所建立的工艺模型能够有效预测热解产物分布;随着热解温度的提升,合成气产量总体上呈现上升趋势,在550℃下获得最高的合成气产量为1 158.98 Nm3/kg生物质;在600℃热解温度下,热解半焦和载氧体氧化放热可满足重整反应器的热量需求,实现系统热自持;重整反应器温度升高会增加合成气的产量,但是会降低合成气的氢碳比与能量效率,同时系统自热状态下运行所需的床料循环速率显著增加;蒸汽能够有效调节合成气产品的氢碳比,热解化学链重整工艺生产氢碳摩尔比为2.0的合成气,蒸汽生物质质量比仅为0.45,低于生物质化学链气化工艺所需的1.2～1.4.因此,综合考虑合成气产量及工艺性能,生物质热解结合化学链重整工艺操作条件以热解反应器温度550～600℃,重整反应器温度700℃,蒸汽生物质质量比为0.45较为适宜.
关键词：化学链气化生物质AspenPlus解耦
分类号：TK62(生物能及其利用)
资助基金：国家自然科学基金(22038011)国家自然科学基金(51976168)陕西省创新能力支撑计划资助项目(2023KJXX-004)
论文发表日期：2023-06-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 2351-2358 )
英文信息