负责人:周强

所在学院：化工学院

一、项目简介

本团队将同时利用模拟和实验的研究手段，从反应器设计到实验实现全程进行设计。本团队利用固定床反应器通过改变生物质、生活垃圾及混合生物质-生活垃圾的热解温度、升温速率和停留时间得到最佳热解成焦条件；通过改变气化温度及水蒸气流量得到最佳气化条件。并尝试通过改变上述工艺条件得到热值最高、对应费托合成目标化学产品的H:C比或最高氢气产量的产品气。通过固定床反应器参数计算出所需太阳能、电能或合成气燃烧所需热量，用于设计热态循环流化床反应器。建立冷态循环流化床，通过调控气体流量、颗粒粒径及流化床直径等参数，得到适宜的气速和颗粒停留时间，同时利用MFiX、Fluent等流体模拟软件模拟计算循环流化床中颗粒的传热传质等特性。利用冷态循环流化床参数、流体模拟计算软件计算参数及固定床反应器参数搭建热态循环流化床反应器进行实验。

二、产品性能优势

该项目实现了利用生物质、生活垃圾进行气化得到能源及化工原料的效果，整个系统可以用于工业大规模生产。主要关键技术如下:

1.该系统将光-电-气互补耦合至循环流化床上，通过太阳能这种可再生能源弥补能耗过大的问题，且可以利用燃烧产品气和电加热解决太阳能不稳定的问题。

2.生物质热解产生的生物质半焦由于其具有多孔结构，有利于吸附焦油，且本身含有碱金属及碱土金属，可作为焦油催化裂解的催化剂，因此可利用生物质热解形成的生物制半焦增加产品气产量，减少焦油含量，此外生物质热解过程在循环流化床下段发生，利用了上段流化床床料的余热，增加了整体的能量利用率。

3.本课题组在气固两相模拟这一领域已经进行了深入的研究，因此可以利用介尺度气固两相数值模拟为优化反应器结构提供参考。

三、市场前景及应用

1、新一代生物质-生活垃圾气化发电技术

中国是一个农业大国，生物质资源十分丰富，各种农作物每年产生秸秆6亿多吨，其中可以作为能源使用的约4亿吨，全国林木总生物量约190亿吨，可获得量为9亿吨，可作为能源利用的总量约为3亿吨。同时，发展生物质发电，实施煤炭替代，可显著减少二氧化碳和二氧化硫排放，产生巨大的环境效益。利用该技术，通过调节工艺条件得到热值较高的产品气，进入蒸汽轮机燃烧发电，燃烧后二氧化碳排放属于自然界的碳循环，不形成污染。

2、新一代生物质-生活垃圾气化制化工原料技术

以甲醇为例，甲醇是基本有机原料之一，用于制造氯甲烷、甲胺和硫酸二甲酯等多种有机产品。也是农药（杀虫剂、杀螨剂）、医药（磺胺类、合霉素等）的原料，合成对苯二甲酸二甲酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸甲酯的原料之一。利用该技术，通过调节工艺条件得到符合合成甲醇的H:C=2.1左右的产品气，直接通过下游工厂合成甲醇，无需中间进行人工配氢，大大节省合成成本。

3、新一代生物质-生活垃圾气化制氢技术

氢在地球上主要以化合态的形式出现，是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%，是二次能源。氢能在21世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的能源，氢的制取、储存、运输、应用技术也将成为21世纪备受关注的焦点。氢具有燃烧热值高的特点，是汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。氢燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源。资源丰富，可持续发展。利用该技术，通过调节工艺条件得到氢气含量较高的产品气，之后通过分离工艺得到纯氢气。

四、技术成熟度

□概念验证 √原理样机 □工程样机 □中试 □产业化

五、合作方式

□联合研发 □技术入股 □转让 □授权（许可） √面议