新型镍基催化剂的开发及在生物质催化气化中的应用研究

发布时间：2017-03-22 15:10

  本文关键词：新型镍基催化剂的开发及在生物质催化气化中的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 当前我国能源产业和环保领域面临严峻挑战。生物质能作为一种清洁能源,现已得到全世界的关注。生物质气化或热解制取高热值气体,可作为民用燃料或用于发电,是当前最有前景的研究课题之一。然而生物质气化气中的焦油对后续利用设备有极大的危害,相当多的研究致力于生物质气化气中焦油的去除和产品气质量的提高。生物质焦油成分复杂,使用催化剂可有效降低焦油含量,提高燃气品质。因此催化裂化是一种极具潜力的气化净化技术。 围绕生物质热转化技术中焦油裂解的关键难题,本论文主要开展下述工作: (1)采用均匀沉淀法分别制备纳米Fe_2O_3和纳米La_2O_3粉体,探讨了制备工艺条件;在此基础上,设计和开发了负载型纳米催化剂——Ni-Fe-La/γ-Al_2O_3催化剂,并考察了煅烧条件对催化表面活性成分粒径的影响。实验制备的负载型催化剂具有类似蛋壳的涂层结构,其内核为γ-Al_2O_3,外壳由复合的纳米金属氧化物包裹,呈现多层立体结构,比表面积大。催化剂的XRD、SEM分析表明:400℃煅烧下的Ni-Fe-La/γ-Al_2O_3催化剂粒径最小。 (2)本文分别以松木屑和废弃电线外皮为原料,橄榄石、白云石、Ni/γ-Al_2O_3和Ni-Fe-La/γ-Al_2O_3等为催化剂,在固定床反应器中对比考察了催化剂的催化裂解和气化效果,探讨了所开发催化剂的催化性能。实验结果表明:与无催化剂热解比较,生物质催化气化气的产率大大提高,其中H2和CO含量迅速增加;焦油含量急剧下降。其中纳米Ni-Fe-La/γ-Al_2O_3催化剂对生物质焦油催化转化效果最好,可燃气成分高,焦油含量最低。催化剂热解活性依次为:纳米Ni-Fe-La/γ-Al_2O_3催化剂纳米Ni/γ-Al_2O_3催化剂白云石橄榄石。与松木屑热解相比,废弃电线皮热解产生的焦油和残炭更多,气体产率相应减小。
【关键词】：纳米颗粒 生物质 催化裂解 制氢 焦油
【学位授予单位】：武汉工业学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TQ511
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 引言10
• 1.2 生物质能开发的意义10-12
• 1.3 生物质能开发利用方式12-15
• 1.3.1 生物转化12-13
• 1.3.2 物理转化13
• 1.3.3 热化学转化法13-15
• 1.4 本课题研究的主要内容及意义15-16
• 第2章 生物质焦油的催化转化与国内外研究现状16-26
• 2.1 焦油的定义和危害16-17
• 2.2 焦油的净化方法及比较17-19
• 2.2.1 焦油的物理净化方法17-18
• 2.2.2 焦油的高温裂解法18
• 2.2.3 焦油的催化裂解法18-19
• 2.3 生物质焦油催化脱除的催化剂筛选19-24
• 2.3.1 天然矿物催化剂19-20
• 2.3.2 碱金属催化剂20-21
• 2.3.3 镍基催化剂21-22
• 2.3.4 助催化剂的添加22-24
• 2.4 国内研究现状24-26
• 第3章 催化剂的制备26-45
• 3.1 纳米氧化铁粉体的制备26-31
• 3.1.1 试剂和仪器27
• 3.1.2 纳米 Fe_2O_3 的制备27
• 3.1.3 样品性能表征27
• 3.1.4 正交实验设计27
• 3.1.5 结果与讨论27-30
• 3.1.6 产品分析30-31
• 3.1.7 小结31
• 3.2 纳米氧化镧粉体的制备31-39
• 3.2.1 试剂与仪器32
• 3.2.2 纳米 La_2O_3 的制备32-33
• 3.2.3 产品性能及表征33
• 3.2.4 结果与讨论33-38
• 3.2.5 小结38-39
• 3.3 纳米氧化镍粉体的制备39
• 3.4 负载型 Ni-Fe-La/γ-Al_2O_3 催化剂的制备及表征39-42
• 3.4.1 Ni-Fe-La/γ-Al_2O_3 催化剂的制备39-40
• 3.4.2 XRD 表征40-41
• 3.4.3 SEM 表征41-42
• 3.5 其他催化剂42-44
• 3.5.1 白云石42
• 3.5.2 橄榄石42-43
• 3.5.3 镍催化剂43-44
• 3.6 本章小结44-45
• 第4章 松木屑催化裂解气化实验研究45-67
• 4.1 实验原料和特性45-48
• 4.1.1 生物质粉体的制备45-46
• 4.1.2 生物质原料的理化特性46-48
• 4.2 实验装置和方法48-52
• 4.2.1 实验分析仪器50-52
• 4.3 实验过程52
• 4.4 实验结果与分析52-66
• 4.4.1 不同催化剂对实验气体产物分布的影响52-55
• 4.4.2 不同催化剂对实验气体产物热值的影响55-56
• 4.4.3 不同 催化剂 对 焦油成分的 影响56-66
• 4.5 本章小结66-67
• 第5章 聚氯乙烯（PVC）催化裂解实验研究67-73
• 5.1 实验原料和特性67-68
• 5.2 实验装置和方法68
• 5.3 实验结果与分析68-71
• 5.3.1 不同催化剂作用下各产物的产率68
• 5.3.2 不同催化剂对实验气体产物热值的影响68-69
• 5.3.3 Ni-Fe-La/γ-Al_2O_3 催化剂在不同催化温度下各产物的产率69-70
• 5.3.4 Ni-Fe-La/γ-Al_2O_3 催化剂在不同温度下产品气的组成70-71
• 5.4 本章小结71-73
• 第6章 全文总结及展望73-76
• 6.1 全文总结73-75
• 6.2 展望75-76
• 参考文献76-84
• 致谢84-85
• 攻读学位期间的研究成果85

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 杜卡帅;杨国华;于春令;;生物质或煤气化焦油脱除研究进展[J];环境工程;2011年06期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 黄浩;湿生物质定向气化制取高浓度氢气的实验研究及理论分析[D];上海交通大学;2010年

2 王晶博;城市生活垃圾原位水蒸气催化气化制备富氢燃气[D];华中科技大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 刘建军;城市生活垃圾催化气化制取燃气的实验研究[D];武汉工业学院;2011年

2 冯晓宁;微波辅助木炭催化裂解甲苯的研究[D];大连理工大学;2012年

3 杜卡帅;基于双层滤料颗粒床生物质煤气除尘脱焦一体化的研究[D];宁波大学;2012年

4 余维高;生物质与石油焦共气化特性研究[D];浙江大学;2013年

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本文编号：261747