污泥气化焦油催化裂解实验研究

发布时间：2020-06-19 03:44

【摘要】：污泥气化作为一种高效清洁、在经济和技术上皆可行的污泥处置方式具有较好的发展前景。但是污泥气化过程中会产生大量焦油,降低了能量的利用率,危及后续管道和使用设备的安全运行。因此如何最大程度地减少焦油含量成为污泥气化技术推广过程中亟待解决的关键问题。催化裂解是一种较为先进有效的焦油脱除方式,得到了广泛关注。本课题针对上述问题,设计并搭建了焦油催化裂解反应装置,制备了以镍Ni为活性组分,Fe、Ce、Cu等为助剂的多种催化剂,获得了催化剂对焦油催化裂解的影响机制,为气化技术的推广提供理论依据和数据支撑。论文以凹凸棒石为催化剂载体,采用等体积浸渍法制备了多种镍基催化剂,在固定床反应器中对催化剂催化裂解污泥气化焦油模型化合物的特性进行了实验研究,考察了反应温度、水碳比(S/C)、气相停留时间、助剂等因素对模型化合物催化裂解特性的影响。结果表明:提高反应温度、增加水碳比(S/C)、延长停留时间、添加助剂均能提高催化剂的催化活性,模型化合物转化率明显增加。随着水碳比和停留时间的增加,氢气和二氧化碳含量增加,一氧化碳含量下降,水碳比对产气成分的影响更明显。随着反应的温度升高,氢气和二氧化碳含量下降,一氧化碳含量增加。助剂含量过高导致催化剂催化裂解的能力减弱,模型化合物转化率下降。在实验范围内,增加Fe的含量,模型化合物转化率随之上升;当Ce、Cu、Ca助剂含量达到3%及以上时,转化率下降明显,甚至低于未添加助剂时的转化率。通过改变反应温度和Fe负载量以及水碳比,研究了以氧化铝γ-Al_2O_3和3A分子筛为催化剂载体制备的铁镍催化剂对模型化合物催化裂解的影响,并将Al_2O_3和3A分子筛以不同掺比混合制备催化剂,对催化剂的活性进行研究。研究结果表明:活性组分Ni与助剂Fe之间及Ni与载体之间相互作用,形成镍铁合金和镍铝尖晶石NiAl_2O_4,这有助于模型化合物的催化裂解。随着反应温度的升高,模型化合物转化率随之上升,但模型化合物转化率却随着Fe负载量的增加先上升后下降,当其他条件一定,Fe负载量达到3%时,模型化合物转化率达到最大值。水碳比的增加有利于模型化合物的重整反应,能够提高模型化合物的转化率,但过高的水碳比会阻碍反应的进行,降低反应效率。对不同掺比的催化剂进行活性研究表明,当Al_2O_3占比增加时,催化剂活性增强,稳定性提高,模型化合物转化率随之上升,继续增加Al_2O_3含量转化率下降,且随着反应的进行,模型化合物转化率下降明显。Al_2O_3占比为60%时为催化剂最佳制备条件。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ426;X703
【图文】：

煤气,分析仪,红外

图 2-2 便携式红外煤气分析仪程中，采用便携式红外煤气分析仪对产气oard-3100P 系列便携红外煤气分析仪最多、CnHm、H2、O2，其中 CO、CO2、CH MEMS 的 TCD 热导技术测量、O2采用计算方法。便携式煤气分析仪对所测气体飞灰等杂质，可在分析仪之前设置过滤干移的问题，因此在使用之前应对气体成分表 2.1 所示。表 2.1 煤气分析仪技术参数量组分量程测量CO 0~30% 红外CO20~30% 红外CH40~10% 红外

衍射图,蠕动泵,射线衍射

图 2-3 微型蠕动泵射，是通过对材料的 X 射线衍射和衍射图构或形态等信息的研究手段。本实验所采 X 射线衍射仪，如图 2-4。X 射线衍射，电压 40kV，电流 100mA，2θ/θ偶合连续

【参考文献】