固定床生物油气化反应数学模拟

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1、第42卷第9期化学工程Vo1．42No．92014年9月CHEMICALENGINEERING(CHINA)Sep．2014固定床生物油气化反应数学模拟刘少敏，陈明强，杨忠连，张文涛，栾中义(安徽理工大学1．地球与环境学院；2．化工学院，安徽淮南232001)摘要：生物油气化对提高生物质能利用和保护环境具有重要意义。生物油气化选择乙酸、丙酮、丙三醇、苯酚、糠醛组成的混合物作为生物油模型物，在固定床圆柱形管式反应器进行气化模拟，用吉布斯自由能最小化法对其水蒸气催化重整制氢过程进行热力学分析。应用热动力学方程和质量平衡原理推算反应器模型，估算了反应热力学参数，通

2、过AspenPlus中的Gibbs反应器模拟生物油在不同温度下产物的平衡组成，计算出化学平衡体系的摩尔定压热容，利用Runge—Kutta法结合Maflab软件进行求解得出催化剂床层气化转化率；考察了反应温度对平衡时气体产物的影响。在固定床圆柱形管式反应器进行气化模拟实验，得出不同反应温度时反应产物气体产率和生物油气化反应较佳反应温度，通过比较得出实验结果与模拟计算值较一致。关键词：生物油；固定床反应器；反应动力学；数学模型中图分类号：TK6文献标识码：A文章编号：1005-9954(2014)09-0069-05DoI：10．3969／j．issn．100

3、5-9954．2014．09．015Mathematicsimulationongasificationofbio--oilinfixedbedreactorLIUShao-min，CHENMing-qiang，rANGZhong-lian，ZHANGWen-tao，LUANZhong．yi(1．SchoolofEarthScienceandEnvironmentalEngineering；2．SchoolofChemicalEngineering，AnhuiUniversityofScienceandTechnology，Huainan232001，Anh

4、uiProvince，China)Abstract：Thegasificationofbio-oilisimportantinimprovingtheutilizationofbiomassenergyandtheenvironmentalprotection．Themixturesofaceticacid，glycerol，urfuralandphenolwereselectedasbio—oilmodelcompounds．Thethermodynamicanalysiswascarriedouttounderstandthesteamcatalytic

5、reforminghydrogenproductionprocess．Usingthermaldynamicequationandmassbalanceprincipletocalculatereactormodel，themathematicalmodelofbio—oilwasstudiedinafixedbedreactor．BasedonAspenPlus，theR—Gibbsreactorwasselectedtosimulatetheproductequilibriumcompositionsofpyrolysisofbio-oilandther

6、ebycalculatethemolarheatcapacity．Amathematicalmodelwasestablishedwiththethermodynamicequationsandmassbalanceprinciple，andtheconversionrateofgasificationatthecatalystbedwascalculatedbycombiningtheRunge-KuttamethodwiththeMatlabsoftware．Theeffectofreactiontemperatureongaseouscomponent

7、softhemolecularbalancewasinvestigated．Thegasificationexperimentwasperformedwithbio-oilcompoundsinasmallscaletubularfixedbedreactor，obtainingtheconversionrateofgasificationandthefavorablereactiontemperatureatthecatalystbed．Theexperimentalresultsi11ustratethatthecalculationresultofth

8、eestablishedmodelagreeswel