废旧轮胎热解吸附强化重整制氢特性及经济性分析

X705; 为实现废旧轮胎资源化利用,提出一种废旧轮胎热解耦合吸附强化重整制氢工艺.基于吉布斯自由能最小化原理以及能量和质量守恒定律,以CaO为吸附剂构建了废旧轮胎热解耦合吸附强化重整制氢工艺流程,将传统重整与CO2原位吸附相结合.分析考察了重整反应温度、反应压力、水与碳物质的量比(ns/n(C))、钙与碳物质的量比(n(Ca)/n(C))作参数对工艺热力学性能的影响,并从技术经济性角度分析了该工艺的可行性.研究结果表明:温度和ns/n(C)的增加都可以提高氢气产率,但是制氢效率会随着重整温度和ns/n(C)的不断增加而降低;n(Ca)/n(C)增加可以提高氢气产率及制氢效率,但是当n(Ca)...

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Published in西安交通大学学报 Vol. 58; no. 10; pp. 222 - 232
Main Authors 沈孟飞, 宋虎潮, 邢定一, 王博, 刘银河
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 西安交通大学能源与动力工程学院,710049,西安 01.10.2024
西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室,710049,西安
Subjects
adsorption enhanced reforming
pyrolysis
吸附强化重整
制氢
economical analysis
热解
waste tires
废旧轮胎
经济性分析
hydrogen production
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ISSN0253-987X
DOI10.7652/xjtuxb202410020

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Summary:X705; 为实现废旧轮胎资源化利用,提出一种废旧轮胎热解耦合吸附强化重整制氢工艺.基于吉布斯自由能最小化原理以及能量和质量守恒定律,以CaO为吸附剂构建了废旧轮胎热解耦合吸附强化重整制氢工艺流程,将传统重整与CO2原位吸附相结合.分析考察了重整反应温度、反应压力、水与碳物质的量比(ns/n(C))、钙与碳物质的量比(n(Ca)/n(C))作参数对工艺热力学性能的影响,并从技术经济性角度分析了该工艺的可行性.研究结果表明:温度和ns/n(C)的增加都可以提高氢气产率,但是制氢效率会随着重整温度和ns/n(C)的不断增加而降低;n(Ca)/n(C)增加可以提高氢气产率及制氢效率,但是当n(Ca)/n(C)＞1时提升不大.综合考虑,最佳操作参数如下:重整温度为650 ℃、重整压力为1MPa、ns/n(C)为3.5、n(Ca)/n(C)为1,此时氢气产率为0.203,制氢效率为57.9％.经济性分析表明,废旧轮胎制氢成本约为10.87元/kg,投资回收期为4 a,具有较高的经济效益.研究结果可为废旧轮胎高值化利用提供参考.
ISSN:0253-987X
DOI:10.7652/xjtuxb202410020