加壓射流流化床煤催化氣化制天然氣的模擬研究

【摘要】：以煤催化氣化制合成天然氣技術(shù)為研究背景,內(nèi)徑0.2 m,高6 m,處理量為0.5 t/d的流化床氣化爐為研究對象,建立了煤催化氣化流化床氣化爐的數(shù)學(xué)模型。將氣化爐簡化為3個區(qū)域:分布板區(qū)、氣泡區(qū)和自由段區(qū),基于穩(wěn)態(tài)一維模型,考慮了加壓下流體力學(xué)性質(zhì)(最小流化速度、射流高度和直徑、氣泡直徑和速度以及床層膨脹比),質(zhì)量和熱量傳遞,以及催化氣化反應(yīng)動力學(xué)(煤焦燃燒、水蒸氣氣化、變換和甲烷化)等因素對氣化結(jié)果的影響。計算結(jié)果表明:當射流管引入氧氣后,顆粒溫度迅速達到最大值隨后下降最后趨于平緩;氫氣和二氧化碳濃度隨著床高近似線性增加,但一氧化碳和甲烷隨床高增加緩慢;3.1 MPa時最大氣泡直徑約為0.11 m,氣化爐內(nèi)不會發(fā)生節(jié)涌現(xiàn)象。計算床溫和氣體組成與實驗結(jié)果有良好的一致性。 【作者單位】： 中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所 煤轉(zhuǎn)化國家重點實驗室;中國科學(xué)院大學(xué);新奧集團煤基低碳能源國家重點實驗室;
【關(guān)鍵詞】： 加壓射流流化床 催化氣化 模擬 合成天然氣
【基金】：國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃(973計劃)(2011CB201305) 國家科技支撐計劃(2009BAA25B00) 國際科技合作計劃(2011DFA60610)
【分類號】：TQ546.2
【正文快照】： 隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化速度的加快,天然氣供需矛盾日趨嚴重。利用我國相對豐富的煤炭資源,發(fā)展煤制天然氣技術(shù),對于緩解供需矛盾和保障能源安全具有重要意義。催化氣化是在加壓(3.5 MPa)流化床氣化爐中將吸熱的水蒸氣氣化反應(yīng)和放熱的甲烷化反應(yīng)耦合在一個反應(yīng)器,在

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