褐煤氧化和气化反应协同作用下夹带流反应器的建模

作     者：程相龙 郭晋菊 张海永 孙加亮 张延兵 宋成建 CHENG Xianglong;GUO Jinju;ZHANG Haiyong;SUN Jialiang;ZHANG Yanbing;SONG Chengjian

作者机构：河南城建学院材料与化工学院河南平顶山467036 河南城建学院煤盐资源高效利用河南省工程实验室河南平顶山467036 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083 

基　　金：国家自然科学基金(21506251) 河南城建学院青年骨干教师选拔及资助项目(20171015) 煤盐资源高效利用河南省工程实验室(河南城建学院)开放基金 

出 版 物：《化工进展》 (Chemical Industry and Engineering Progress)

年 卷 期：2020年第39卷第1期

页      码：119-128页

摘      要：为了建立Φ80mm×3000mm下行夹带流煤气化反应器模型,以胜利褐煤为原料,在该反应器中进行了N2、O2、H2O、H2O+O2气氛下800℃/900℃气化实验,研究了流场分布、主要反应发生区域,并结合反应机理和缩合模型推导了不同速控步/气化气氛下C-O2氧化和C-H2O气化速率方程。结果发现,实验条件下,喷嘴附近的射流区及其周围的回流区仅占反应器高度的5%,气相主要以平推流流动;热解和燃烧反应同时发生,反应器分为热解燃烧区和气化区;气膜扩散控制下的C-O2氧化速率方程和化学反应控制时C-H2O气化速率方程与实验数据吻合较好;相对H2O气氛,H2O+O2气氛下C-H2O气化反应的表观气化反应速率常数明显较大,尤其在高温下,建模时需分别考虑H2O和H2O+O2气氛下气化速率。这主要是由于氧化反应的开孔/扩孔作用使碳颗粒微孔数量、比表面积、孔容增加,促进了C-H2O气化反应。采用MATLAB编程拟合求解模型中未知参数和模型,对12组实验(60个数据点)进行预测,85%预测值误差小于20%,70%预测值误差小于10%。对褐煤转化率的预测,75%预测值误差小于4.6%。建立的反应器模型误差较小,为反应器设计和放大奠定基础。

主 题 词：气流床 协同作用 流动特点 气膜扩散 反应速率 模型 

学科分类：081702[081702] 08[工学] 0817[工学-轻工类] 0703[理学-化学类] 

核心收录：

D　O　I：10.16085/j.issn.1000-6613.2019-0180

馆 藏 号：203878510...