废旧轮胎热解吸附强化重整制氢特性及经济性分析

摘要

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(n_S/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n_S/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n_S/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1 MPa、n_S/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。

关键词

废旧轮胎 / 热解 / 吸附强化重整 / 制氢 / 经济性分析

基金资助

陕西省重点研发计划资助项目(2021GXLH-Z-088)