加压射流流化床煤催化气化制天然气的模拟研究

【摘要】：以煤催化气化制合成天然气技术为研究背景,内径0.2 m,高6 m,处理量为0.5 t/d的流化床气化炉为研究对象,建立了煤催化气化流化床气化炉的数学模型。将气化炉简化为3个区域:分布板区、气泡区和自由段区,基于稳态一维模型,考虑了加压下流体力学性质(最小流化速度、射流高度和直径、气泡直径和速度以及床层膨胀比),质量和热量传递,以及催化气化反应动力学(煤焦燃烧、水蒸气气化、变换和甲烷化)等因素对气化结果的影响。计算结果表明:当射流管引入氧气后,颗粒温度迅速达到最大值随后下降最后趋于平缓;氢气和二氧化碳浓度随着床高近似线性增加,但一氧化碳和甲烷随床高增加缓慢;3.1 MPa时最大气泡直径约为0.11 m,气化炉内不会发生节涌现象。计算床温和气体组成与实验结果有良好的一致性。 【作者单位】： 中国科学院山西煤炭化学研究所 煤转化国家重点实验室;中国科学院大学;新奥集团煤基低碳能源国家重点实验室;
【关键词】： 加压射流流化床 催化气化 模拟 合成天然气
【基金】：国家重点基础研究发展规划(973计划)(2011CB201305) 国家科技支撑计划(2009BAA25B00) 国际科技合作计划(2011DFA60610)
【分类号】：TQ546.2
【正文快照】： 随着我国经济的快速发展和城镇化速度的加快,天然气供需矛盾日趋严重。利用我国相对丰富的煤炭资源,发展煤制天然气技术,对于缓解供需矛盾和保障能源安全具有重要意义。催化气化是在加压(3.5 MPa)流化床气化炉中将吸热的水蒸气气化反应和放热的甲烷化反应耦合在一个反应器,在

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