《毫秒級超高溫煤裂解制乙炔過程研究》是依託清華大學，由程易擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：毫秒級超高溫煤裂解制乙炔過程研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：程易
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
氫電漿裂解煤制乙炔過程一步法實現煤中揮發分（甚至固定碳）向乙炔的轉化，是一條清潔、高效的煤化工轉化路線。針對近兩年該綠色工藝過程在工業化進程中提出的基礎研究需求，本課題立足於開發和建立毫秒級超高溫裂解器反應系統，考察煤種、裂解溫度、氣氛、反應時間等因素對煤的高溫快速熱解過程影響，並與常規條件下煤的熱解產物比較，全面認識煤的熱解特性；探討裂解後殘餘煤的物理和化學反應特性，指導裂解後煤的合理、高價值利用途徑；同時，深入分析該過程副產氫氣的原因和依賴變數。在上述煤裂解過程實驗的研究基礎上，進一步完善現有的煤粉受熱和脫揮發分模型，並耦合高溫氣相湍流和反應模型，在歐拉-拉格朗日框架下建立超高溫下煤裂解制乙炔過程的多相反應流動模型，並實現三維複雜幾何模擬。這些基礎研究將為5-10MW級電漿煤制乙炔過程的工業示範裝置的選煤、過程條件最佳化和裂解後煤的綜合利用等提供科學指導。
結題摘要
氫電漿裂解煤制乙炔過程一步法實現煤中揮發分（甚至固定碳）向乙炔的轉化，是一條清潔、高效的煤化工轉化路線。針對近幾年該綠色工藝過程在工業化進程中提出的基礎研究需求，本課題立足於開發和建立煤粉高溫慢速熱解（10^-1~10^1 K/s）、快速熱解（10^2~10^4 K/s）及電漿裂解（10^4~10^6 K/s）反應系統，考察不同升溫速率下氣相溫度、裂解氣氛、熱解時間、煤種等因素對煤熱解/裂解過程的影響，全面認識煤的熱解特性；在上述實驗和已有的煤裂解反應器模擬基礎上，進一步完善基於煤粉顆粒尺度傳熱和脫揮發分模型，以及煤粉運動與高溫氣體湍流流動的模型耦合，形成複雜多相反應流的物理模型和三維模擬基礎；通過分析氣相產物組成及裂解前後煤粉的物理/化學反應特性，結合熱力學分析手段，探討電漿裂解煤制乙炔同時副產氫氣/一氧化碳/甲烷/乙烯的過程機理，指導裂解後煤的合理、高價值利用，確定現有反應體系最佳的操作條件和反應條件，建立對煤種進行篩選和排序的相關標準等；同時建立一套完整的適用於電漿裂解液態烴的實驗研究平台並考察了典型液態烴及煤焦油的高溫裂解特性，為進一步研究液態烴和焦油的裂解機理奠定了良好的基礎。相關的基礎研究將為5~10 MW級電漿煤制乙炔過程的工業示範裝置的選煤、反應體系的分析和診斷、過程操作條件的最佳化、氣相體系中的碳氫質量比的調控、裂解後煤的綜合利用以及進一步的煤-液態烴（煤-焦油）共裂解的過程等提供科學指導。
