抗生素菌渣是抗生素发酵生产过程中伴随产生的一种固体废弃物， 其含有大
量的有机物及一定的抗生素残留， 若处理不当， 会对环境造成严重污染，特别是
会引起耐药性， 威胁动物及人体健康， 因此在 2008 年被我国列入了《国家危险
名录》。 我国是世界第一大抗生素生产和出口国， 其中青霉素工业盐的年产量占
据了国际市场的 75%。 伴随着青霉素的产出， 产生了大量的青霉素菌渣， 成为了亟需处置的问题。 同时， 青霉素菌渣也是一种生物质资源， 我国当前正向碳中和目标迈进， 利用生物质资源替代化石燃料能源是未来重点的发展方向之一。本论文基于我国当前国情与抗生素菌渣“减量化、资源化和无害化” 的处理原则，提出了利用双流化床气化技术处理青霉素菌渣， 将青霉素菌渣转化为燃气， 既完成了危废处理， 也实现了菌渣能源化利用。
为确认青霉素菌渣中残留的青霉素会在热解气化过程中被完全分解， 论文首
先对青霉素菌渣原料及其热解产物进行了青霉素残留检测。 结果表明， 青霉素菌
渣中青霉素残留量为 1.4 mg/kg， 经热解后半焦和液相产物中均未检测到青霉素
残留。
青霉素菌渣中 N、 P 与 K 含量较高， 其在双流化床气化过程中的转化和分布
需要关注。 论文利用水平管式炉对 N、 P 与 K 在热解与水蒸气气化两种条件下的转化规律进行了研究， 测量了半焦中 C、 N、 P、 K 含量随反应时间的变化， 分析了半焦中 N 与 P 赋存形态， 并分别将 N 转化率、 P 和 K 保留率与碳转化率进行了关联。 结果表明， 菌渣中 N、 P 与 K 的保留率在水蒸气气化过程中均呈现出随碳转化率增加而线性降低的趋势；当碳完全转化时， N 也完全转化进入气相，而P 与 K 分别有 84%与 77%保留在灰分中。
青霉素菌渣气化反应动力学和流化床气化特性是气化炉设计及运行控制的
重要依据。 论文利用流化床反应器进行了间歇水蒸气气化实验，获得了不同温度
下青霉素菌渣碳转化率随固相停留时间的变化关系，并分别采用缩核动力学模型
和随机孔动力学模型进行了拟合和对比。在流化床上进行了连续水蒸气气化实验，重点考察了不同温度下青霉素菌渣水蒸气气化特性，并与空气气化进行了对比，青霉素菌渣双流化床气化研究II为后续双流床气化中试及 Aspen plus 工艺模拟气化炉模型参数的确定提供数据参考和依据。 结果表明， 菌渣水蒸气气化过程受气体扩散影响很小，主要受化学反应控制， 可用随机孔动力学模型来描述； 菌渣在 700-900 oC 下水蒸气气化所得燃气热值为 13.97-18.29 MJ/Nm3，远高于空气气化所得热值（4.52-5.16 MJ/Nm3）。
在双流化床气化中试装置上开展了青霉素菌渣水蒸气气化中试试验， 对比了
中试试验与小试实验结果， 验证了双流化床气化技术处理青霉素菌渣并生产高热
值燃气的可行性。 结果表明， 不同温度下放大了 320 倍的中试试验所得燃气产率及组成和菌渣碳转化率结果与小试实验结果一致。
采用 Aspen Plus 流程模拟软件， 并根据青霉素菌渣流化床连续水蒸气气化小
试实验结果， 建立了基于限制平衡气化炉模型的双流化床气化工艺全流程模型，
并探讨了气化温度、 空气与水蒸气预热温度、青霉素菌渣含水率等工艺参数对青
霉素菌渣双流化床气化工艺的影响， 获得了不同工况下系统热平衡时的青霉素菌
渣最大含水率变化规律。 结果表明， 在计算范围内， 最高 H2 含量为 47.80 vol.%，最大 H2 产率为 0.44 Nm3/kg， 最大冷煤气效率为 74.86%