完成单位：

1-中国科学院过程工程研究所，2-北京工商大学，3-新疆大学，4-湖南省计量检测研究院；

完成人：

曾玺²，刘姣¹，柏文琦⁴，马小红¹，钟梅³，王芳²，关宇¹，尤园江¹，胡丹丹¹

成果简介：

针对碳氢能源热转化的高温/压、速率快、产物多样等反应特性及现有快速反应过程特性检测困难的现状，本成果基于反应器内快速转化、产物快速传输和快速同步检测的“三快理论”，开展快速复杂热化学反应特性在线测试与复杂过程解耦分析，创新解耦气化/燃烧技术，并推广应用。发表论文42篇，授权专利11项，制定国家标准1项，出版专著2部，开展技术推广和应用，取得显著的经济、社会和环境效益。

创新点及科学价值：

(1)“秒”级快速热转化分析用“无梯度”微型流化床(MFB)反应体系构建与分析仪开发。定义“床内气体流动近平推流、颗粒近全混流”为MFB显著特征，明确其定量判据：直径小于20 mm且床中气体停留时间E(t)>1.0或其方差σt²<0.25；构建“秒”级快速转化过程中多组分气体产物在线生成特性的实时检测和定量分析方法，实现样品快速升温(大于10000 K/s)、定温加料、等温快速反应的微分化转化及产物实时检测，克服传统Cell型或固定床式微反应器中的严重扩散抑制，填补气-固快速等温微分转化体系的本征反应特性与动力学测试的方法空白。

(2)热不稳定碳氢能源快速转化的原位分析方法及机理揭示。溯源热解中间物-半焦的原位气化/燃烧测量及原位/非原位反应特性差异，解析粘稠碳氢液体燃料非均相等温催化转化过程中“热”与“催化”作用的贡献机制，构建高含水碳氢燃料高温快速转化过程中干燥特性检测方法。

(3)快速热化学转化过程复杂体系的解耦分析方法及应用。构建碳氢燃料热化学转化过程解耦分析方法，开发煤/生物质等碳氢燃料流化床两段解耦气化技术和双流化床解耦低NOx燃烧技术，实施工程应用和推广。

社会经济效益：

开发的快速热化学转化器及反应分析仪已推广超过50台/套，产生经济效益2400余万元，为能源、化工、冶金、航天等领域的研究提供了接近真实条件的热化学转化器和反应分析仪。解耦气化/燃烧技术已实现经济产值8亿多元。在固废领域的应用，已处理有机固废超104.6万吨，节约天然气超7695万方，实现CO2减排超15.3万吨，经济、社会和环保效益显著。

应用前景：

目前，开发的系列化高温常/加压快速热化学反应转化器和反应分析仪已在国内外研发机构、高校中得到良好的应用，支撑了能源、化工、冶金、材料等领域的科学研究和技术开发。基于快速反应分析形成的碳氢能源流化床解耦气化/燃烧技术，已在河南、山东、四川等地形成超过8套1-6万吨/年生物质燃料及有机固废应用工程，充分证明了解耦气化和解耦燃烧在焦油和NOx等污染物原位脱除的技术优势，有很好的应用前景。