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基于Aspen Plus模拟的生活垃圾气化电化学提质制二甲醚系统评估

收稿日期：2024-12-18 修回日期：2025-01-20 接受日期：2025-01-22

DOI:10.20078/j.eep.20250202

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    摘要：生活垃圾转化为高价值的二甲醚可以减少CO2排放。为了评估其反应特性,简化合成气提质工艺流程,优化系统工艺参数,采用AspenPlus模拟了生活垃圾气化-电化学提质制备二甲醚系统,计算了二甲醚产率和系统运行中CO2的减排效果。研究使用生活垃圾... 展开+
    摘要：

    生活垃圾转化为高价值的二甲醚可以减少CO2排放。为了评估其反应特性,简化合成气提质工艺流程,优化系统工艺参数,采用AspenPlus模拟了生活垃圾气化-电化学提质制备二甲醚系统,计算了二甲醚产率和系统运行中CO2的减排效果。研究使用生活垃圾为原料,O2为气化剂,分别对比了收到基和干燥基下生活垃圾的不同气化特性,探究了不同的气化氧当量和气化温度对系统性能的影响,例如二甲醚产量、水蒸气产量、O2产量和CO2减排量等。结果表明,在收到基生活垃圾气化时,合成气中CO2和水蒸气含量过高,导致电化学提质后氢碳比大于2,不能满足合成气要求,因此,选择干燥基生活垃圾进行模拟计算。随着气化氧当量的增加,二甲醚产量、水蒸气产量、O2产量和CO2减排量均不断增加;而气化温度的升高,使得二甲醚产量和CO2减排量先增加后趋于稳定,水蒸气产量和O2产量则先增加后减少。系统的最佳反应工艺参数为气化氧当量0.275、气化温度850℃。在此条件下,消耗生活垃圾100kg/h,可产生二甲醚51.44kg/h、水蒸气(300℃)288.19kg/h和O233.99kg/h,并减少CO2排放196.81kg/h。本研究为生活垃圾的无害化和资源化利用提供了参考。

    收起-

    作者：

    • 崔东旭1,2
    • 胡晓宇1
    • 刘现宁1
    • 武朝阳1
    • 徐越2
    • 于梦竹3
    • 周建斌1
    • 陈登宇1,*

    作者简介

    第一作者：崔东旭(1995—),男,辽宁铁岭人,讲师,主要研究方向为生物质气化-固体氧化物燃料电池。E-mail:cuidx@njfu.edu.cn
    通讯作者：陈登宇(1985—),男,安徽太和人,教授,主要研究方向为生物质热化学转化。E-mail:chendy@njfu.edu.cn

    单位

    • 1. 南京林业大学 材料科学与工程学院,江苏 南京 210037
    • 2. 东南大学 能源与环境学院 能源热转换及其过程测控教育部重点实验室,江苏 南京 210096
    • 3. 南京环境集团有限公司,江苏 南京 210026

    关键字

    • 生活垃圾
    • 气化
    • 氧当量
    • 气化温度
    • 二甲醚

    基金项目

    国家自然科学基金资助项目(52076112);江苏省自然科学基金青年基金资助项目(BK20240675)

    引用格式

    崔东旭, 胡晓宇, 刘现宁, 等. 基于Aspen Plus模拟的生活垃圾气化电化学提质制二甲醚系统评估[J]. 能源环境保护, 2025, 39(3): 167−175.

    CUI Dongxu, HU Xiaoyu, LIU Xianning, et al. Evaluation of Municipal Solid Waste Conversion to Dimethyl Ether via Gasification and Electrochemical Upgrading System Based on Aspen Plus Simulation[J]. Energy Environmental Protection, 2025, 39(3): 167−175.

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