抗生素菌渣等溫熱解特性與氣化過程數(shù)值模擬.pdf

1、抗生素菌渣是提取抗生素的時候殘留下的工業(yè)廢渣。我國作為抗生素藥物生產大國，在2015年時該類藥品的產量已達到129.6萬噸，同時產生的菌渣為989.5萬噸，由于菌渣中殘留抗生素，易危害動植物的生存，存在安全隱患，我國在2008年將其列為危險廢棄物，要求必須進行無害化處理才可排放并禁止飼料化處理。菌渣的處理成為嚴重困擾制藥行業(yè)的難題。研究人員進行了許多新的嘗試，但有操作性低，費用高效果差等問題。本文利用流化床氣化技術進行抗生素菌渣處理可行

2、性的研究，將抗生素菌渣熱化學轉化為燃氣，生物炭等清潔能源，完成了危廢的處理，同時產生的燃氣、生物質炭等清潔能源可以用做生活或工業(yè)生產。
　　首先，利用微型流化床試驗系統(tǒng)，在氬氣氣氛中進行了等溫熱解實驗，研究了抗生素菌渣產物的變化曲線及反應機理，通過實驗發(fā)現(xiàn)，氣體產量在600℃～750℃之間增加顯著;熱解過程中產生的四種主要物質（CO、H2、CH4和CO2）的活化能分別為10.37 kJ/mol，20.78 kJ/mol，38.81

3、 kJ/mol和23.39 kJ/mol。
　　其次，為提高氣體產量與質量，利用微型流化床分析系統(tǒng)在氬氣氣氛中進行了菌渣和褐煤的共熱解實驗。結果表明:菌渣和褐煤共熱解氣體產率的實驗值與計算值存在偏差，二者的共熱解具有協(xié)同與抑制效應。其中，當菌渣占比為20％時，與計算值的正偏差最大，促進作用最為明顯;以整體揮發(fā)分(H2、CH4、CO2和CO)為基準，添加抗生素菌渣使活化能相對于單獨熱解有所下降，對共熱解反應有一定協(xié)同作用。
　

4、　然后，根據(jù)抗生素菌渣的熱解動力學參數(shù)以及化學反應方程，利用Fluent軟件建立了抗生素菌渣流化床熱解氣化模型，模擬分析了菌渣在流化床氣化過程中的溫度及產物濃度等，并與實驗結果進行比較，發(fā)現(xiàn)兩者的變化趨勢相似，熱解產物產量的誤差在10％以內，吻合效果較好，氣化模型可以為抗生素菌渣的處理以及流化床設備的設計改進提供指導。
　　最后，用抗生素菌渣和小麥秸稈作為材料，在中試級循環(huán)流化床中進行氣化研究，分析了不同的參數(shù)（含水率，空氣當量比

5、等）對于氣化所得的氣體產物的影響規(guī)律。結果表明:含水率越高，產物中一氧化碳的產量越少，CO2和氫氣的產量越高，甲烷的產量幾乎不變，氣體產物的熱值降低。隨著過量空氣系數(shù)α的增加，青、紅霉素菌渣的氣態(tài)生成物的成分（CO、CO2、CH4和H2）的變動趨向相似，其中CO、CH4和H2三種可燃氣體產物產量先增后減，而CO2的產量則呈現(xiàn)先減后增趨勢。氣體產物的熱值與可燃氣體的變動趨勢類似，而焦油則逐漸減少。根據(jù)實驗結果分析，抗生素菌渣的氣化特性滿足