生物質(zhì)在流化床中的催化氣化焦油及裂解的試驗研究.pdf

1、生物質(zhì)能是由植物的光合作用固定于地球上的太陽能，具有二氧化碳“零排放”、存儲量大、可再生和利用方式多元化等獨特的優(yōu)點而倍受青睞，生物質(zhì)氣化是生物質(zhì)能開發(fā)利用的主要方式之一，對全球的環(huán)境保護和能源利用有著重要意義。但是，生物質(zhì)氣化產(chǎn)品氣中的高焦油含量嚴重制約了產(chǎn)品氣的應(yīng)用。本文以降低氣化產(chǎn)品氣中的焦油含量、提高氣體熱值和改善氣化指標為目的，研究三種爐內(nèi)催化劑(白云石、菱鎂礦和橄欖石)在不同工況下的催化氣化效果。而且，將超聲波輻射應(yīng)用到鎳基

2、催化劑的制備過程中，研制了一種可以降低裂解催化劑的積炭量，延長催化劑使用壽命的新型鎳基催化劑，為研制新型鎳基催化劑做出了積極的嘗試并取得了較好的效果。
　　 本文首先研究了三種生物質(zhì)在CO2氣氛下的熱解失重過程，通過改變升溫速率和熱解終溫，總結(jié)出三種生物質(zhì)在熱解過程的四個階段中的熱解規(guī)律。生物質(zhì)在CO2氣氛下熱解的最佳條件為：生物質(zhì)的樣品量以10 mg為宜，最佳升溫速率在10-20℃/min之間，終溫為960℃。然后對200-4

3、50℃這個主要熱解失重區(qū)間進行一級熱解動力學參數(shù)求解，結(jié)果表明：在揮發(fā)分析出時，花生殼的活化能最低，與木屑和稻草相比，花生殼的熱解特性最好。
　　 鎳基催化劑是裂解反應(yīng)器中應(yīng)用得最廣泛的催化劑之一，但是，鎳基催化劑用于焦油裂解時最常見的問題就是容易失活，降低裂解效果，縮短其使用壽命。本文將超聲波應(yīng)用到鎳基催化劑的制備工藝中，首先用正交試驗法確定超聲波功率、助劑La2O3和CeO2以及煅燒溫度等四個因素對Ni/γ-Al2O3催化劑

4、積炭量的影響順序為：煅燒溫度≈超聲波功率>CeO2>La2O3。其中煅燒溫度和超聲波功率的影響高度顯著，助劑CeO2的影響顯著。然后專題研究超聲波輻射對鎳基催化劑積炭量的影響。通過BET、XRD和SEM等表征手段分析三種催化劑樣品積炭前后的變化，并對積炭后的催化劑進行多次重復(fù)的熱重試驗，最終的研究結(jié)果表明：超聲輻射可以使載體中的部分微孔轉(zhuǎn)變?yōu)橹锌?，中孔孔徑大小與活性組分顆粒大小相當，使活性組分較容易地分散在中孔中；超聲輻射能夠抑制活性組

5、分與載體發(fā)生反應(yīng)，避免生成無活性的NiAl2O4晶相；超聲輻射可明顯降低催化劑的積炭量，低功率的超聲輻射比高功率的超聲輻射對減少催化劑中的積炭量更有效。
　　 以三種具有代表性的生物質(zhì)(木屑、花生殼和稻草)為原料在流化床氣化反應(yīng)器中進行催化氣化，改變運行條件(當量比、氣化溫度)，研究各運行工況對生物質(zhì)氣化產(chǎn)品氣及焦油組分的影響，利用GC確定產(chǎn)品氣組分，GC/MS確定產(chǎn)品氣中的焦油含量。結(jié)果表明：生物質(zhì)氣化過程按照不同的產(chǎn)氣目的可