耦合绿电煤气化生产化学品过程CO_(2)减排潜力

耦合可再生能源生产的绿电为煤气化反应供热以消除燃烧供热实现自热平衡的影响,不仅可有效降低气化过程CO_(2)排放量,还能提高合成气氢碳比(H/C),从而降低以煤气化为源头生产化学品的水煤气变换工段中CO_(2)排放。对不同类型的常规气化反应器和相应的耦合绿电反应器进行建模与模拟,判明合成气组分的主要影响因素,分析了温度对合成气组分的影响,探讨合成气H/C随温度变化规律,并计算不同化学品生产过程的CO_(2)减排潜力。结果表明,耦合绿电的气化反应器合成气中CO_(2)排放较常规气化反应器分别减少了12.63%(固定床)、11.01%(气流床)、9.23%(输运床)和5.12%(流化床),且H/C呈上升趋势;温度对合成气组分影响较大,热解解耦和气化反应的反应器一定程度上影响合成气组分;温度低于1500 K时,H/C随温度升高而降低;温度高于1500 K时,H/C随温度升高而缓慢升高;耦合绿电煤基化学品生产过程CO_(2)排放大幅减少,操作在更低温度和压力的气化反应器具有更高的合成气H/C和CO_(2)减排潜力;耦合绿电的固定床系统效率优势明显;考虑到耦合绿电的高温反应器存在的技术困难,耦合绿电的固定床、流化床和输运床反应器更具可行性。

煤加氢热解及热解焦气化特性试验研究

为给输运床气化试验提供基础数据,采用加压滴管炉反应装置,以次烟煤为研究对象,研究了不同温度、不同压力、不同反应气氛下煤的热解产物特性,并分析了不同热解条件对煤焦结构、基础物化性质及其CO_2气化反应性的影响。结果表明:氢气气氛热解产物中CH_4、C_2H_4的产率超过氮气气氛条件下的3倍,且对煤焦剩余挥发分的影响不大,反应气氛对于失重率的影响因温度而异,600~800℃下常压加氢工况煤的热解失重率相比惰性气氛下更小,总压0.5 MPa含氢气氛则比惰性气氛下的失重率更大。对于热解焦的气化活性,常压加氢工况制得的热解焦,其气化活性高于氮气气氛热解焦,而加压工况的气氛是否含氢对气化活性的影响不显著,氢气与煤的反应主要表现为甲烷化反应,加氢工况提高了热解焦的孔比表面积和孔体积,但对煤焦的化学结构影响很小。

重质有机资源热解过程中自由基诱导反应的密度泛函理论研究

以重质有机资源热解过程中的自由基反应为背景,为了探究自由基对共价键的诱导作用及其对共价键解离能的影响,采用基于密度泛函理论的研究方法,选择ωB97XD/6-31G**级别在Gaussian 09程序上对·CH_(3)、·OH和·H分别诱导七类共价键反应过程的能量进行了理论计算。结果表明,空间位阻效应对自由基诱导反应能垒的影响占主要地位,共价键种类的影响相对次要;不存在·OH和·H的同基团诱导交换反应时,·OH诱导能垒比·H的高约40 kJ/mol,·CH_(3)比·OH、·H的诱导能垒分别高约为50、90 kJ/mol;存在·OH或·H的同基团诱导交换反应时,会导致能垒约有70 kJ/mol的提高,在计算时应判断诱导反应的具体情况并加以修正。可以利用上述值估算不同共价键诱导反应的能垒。

基于共价键结构BMCP热解模型的建立和发展

煤热解过程的模型研究受限于集总方法和经验参数,不能在做出具有一定精度预测的同时辅助对热解过程的机理进行研究。BMCP (boltzmann-monte-carlo-percolation)模型从组成煤的共价键出发,通过对热解过程共价键"解离-生成"机制的描述并结合渗透理论,给出不同条件下不同媒热解过程的共价键变化以及产物分布信息,预测结果与实验结果误差不超过20%;通过对"解离-生成"机制的不同假设,BMCP模型判断出热解过程的速率控制步骤为共价键断裂步骤。此外,通过引入其他方法得到的原理性假设或经验参数,BMCP模型的预测结果还可得到进一步扩展。BMCP模型的建立和发展可为复杂化学反应体系的模型研究提供一种新思路。