生物质气固同步气化高效制氢研究

发布时间：2017-10-19 09:35

  本文关键词：生物质气固同步气化高效制氢研究

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【摘要】：耦合了热解、气固同步气化和催化蒸汽重整的一体化制氢工艺大大提高了原料的利用率。热解气和生物质炭在气固同步气化过程中的相互作用和转化对整个工艺起了很大贡献。本论文的研究主要包括三部分：气流床中热解气和焦炭的同步气化研究,生物质炭对芳烃的催化行为研究以及生物质气固同步气化模拟研究。以棉花杆为原料,利用生产富氢气体的一体化工艺考察了气固同步气化过程的作用。由于热解气和焦炭在气流床反应器中的相互作用,产品的分布被有意义的改变。热解焦炭和焦油被同时且更有效的转化利用。这使得焦炭产量从20.47%减少到8.95%,碳元素转化率增加了13.2%。另外,焦油组分的组成和产量也被改变。尤其是,由于多元芳香化合物被转化减轻了催化重整阶段的压力,使得催化剂上的积碳率降低了大约4倍,最终氢气产量达到了78.19g/Kg-棉花杆。利用固定床反应器对气固同步气化过程中的生物质炭对焦油中芳烃的催化重整进行了进一步的研究。研究选取苯作为焦油中单环芳香类的模型化合物,选取萘作为焦油中多环芳香类的模型化合物。研究发现：生物质炭上的催化蒸汽重整可以使得苯、萘更有效的向着更低沸点或更低环的物质转化,对多环芳烃(PAHs)起到了开环的作用,苯的转化率达到92%,萘可以达到90.3%,大大增加了气体产率。利用Aspen Plus建立了生物质热解以及气固同步气化的流程并对其进行了模拟,利用灵敏度分析考察了气固同步气化温度和水质比(S/B)对气气体组成的影响,与实验结果的气体组成进行了对比。发现该模型可以较好的反映实验结果,灵敏度分析得到高温和水蒸汽的存在利于氢气生产,最佳气化温度为800℃-850℃,最适合水质比为2.5左右。
【关键词】：同步气化 生物质炭 热解气 催化蒸汽重整 芳烃
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ116.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-11
• 1.1 选题背景9
• 1.2 本课题研究的目的和意义9-11
• 第二章 文献综述11-25
• 2.1 生物质简介11-12
• 2.1.1 生物质来源及分类11
• 2.1.2 生物质组成11
• 2.1.3 生物质资源利用优势11-12
• 2.2 生物质制氢工艺方法12-17
• 2.2.1. 热解工艺13-15
• 2.2.2 气化工艺15-17
• 2.3 生物质热解气化产物及其影响因素介绍17-23
• 2.3.1 挥发份18-19
• 2.3.1.1 原料的影响18
• 2.3.1.2 温度的影响18
• 2.3.1.3 气化剂的影响18-19
• 2.3.1.4 S/B的影响19
• 2.3.2 生物质炭19-20
• 2.3.3 焦油20-23
• 2.3.3.1 焦油的组成及分类20-22
• 2.3.3.2 焦油的危害22
• 2.3.3.3 焦油的脱除22-23
• 2.4 本课题研究的主要内容23-25
• 第三章 一体化制氢工艺中：气流床中热解气和焦炭的同步气化研究25-39
• 3.1 引言25
• 3.2 实验部分25-30
• 3.2.1 实验原料25-26
• 3.2.2 实验设备和工艺26-27
• 3.2.3 催化蒸汽重整工艺段的工艺条件和催化剂准备27-28
• 3.2.4 产品收集和分析方法28-30
• 3.2.5 数据分析方法30
• 3.3 结果和讨论30-38
• 3.3.1 对焦炭的影响31-33
• 3.3.2 对焦油组分的影响33-36
• 3.3.3 对不凝性气体组分和产量的影响36-38
• 3.4 小结38-39
• 第四章 气固同步气化制氢工艺中：生物质炭对芳香烃的催化作用研究39-60
• 4.1 引言39
• 4.2 实验部分39-43
• 4.2.1 催化剂准备39-41
• 4.2.2 实验设备与工艺41-42
• 4.2.3 产品收集和分析方法42
• 4.2.4 数据分析方法42-43
• 4.3 实验结果和讨论43-58
• 4.3.1 不同工艺下苯的反应性比较43-46
• 4.3.2 以生物质炭为催化剂的苯的催化蒸汽重整46-48
• 4.3.3 以生物质炭为催化剂的萘的催化蒸汽重整48-51
• 4.3.4 苯、萘反应后的液体产物组成比较51-58
• 4.4 小结58-60
• 第五章 基于Aspen Plus平台的生物质气固同步气化模拟研究60-69
• 5.1 引言60
• 5.2 气固同步气化模型建立60-64
• 5.2.1 模型假设61-63
• 5.2.2 物性方法的选择63-64
• 5.3 模型计算与结果讨论64-65
• 5.4 模型灵敏度分析65-67
• 5.4.1 气固同步气化温度的影响66
• 5.4.2 水质比的影响66-67
• 5.5 小结67-69
• 第六章 结论69-70
• 参考文献70-79
• 致谢79-80
• 附录80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

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本文编号：1060356