两种反应器中生物质炭水蒸气催化气化的动力学

摘要

热重分析仪和横置式反应器(横管)是研究气化动力学的两种常用反应器,其共同特点是气化剂不能穿过原料床层,以致难以消除外扩散影响,由此测定的动力学未必是本征动力学.为探究此问题,本文采用竖直管反应器(竖管)和横管,在常压和690～750℃的温度范围内,以水蒸气为气化剂,对两种不同K2CO3添加量(质量比各为10％和15％)的松木炭进行等温催化气化实验,研究了不同反应装置所得的催化气化动力学特征.竖管区别于横管在于气化剂能以较高的流速穿过样品颗粒层,加速外扩散.结果表明,在可比工况下,竖管中得到的平均气化反应速率是横管的2.0～2.8倍;且随着碳转化率的增加,竖管对应的反应活化能逐渐减小,而横管对应的反应活化能呈相反趋势,反映了外扩散存在与否对反应速率和动力学参数的影响.修正随机孔模型可良好拟合两种反应器中反应速率随碳转化率变化的曲线,但模型参数存在明显差异.