生物质焦油的催化裂解实验研究

发布时间：2021-06-13 07:43

　　作为一种可再生能源,生物质能有着极其广阔的前景。生物质的热解/气化制气是目前一种常用的应用手段,而在反应过程中不可避免地会有焦油生成。冷凝的焦油会阻塞与损坏设备,且同时降低了合成气的产量与质量,如何去除生物质焦油,是目前工业生产中亟待解决的关键问题。催化裂解被认为是一种较为有效且可行的方法。碳基材料,如煤与生物质的半焦、活性炭等,都可以作为生物质热解/气化过程的催化剂来使用。一方面,这些催化剂可以有效地去除反应中所生成的生物质焦油,提升合成气的产量与质量;另一方面,制取半焦与活性炭的原材料来源广泛,价格低廉,经济性高。所以,以半焦和活性炭等碳基材料用作焦油裂解的催化剂是可行且有效的。本论文以豆秸和榛子壳为生物质焦油原料,以自行制得的褐煤焦和一种商品活性炭为焦油裂解催化剂,在小型快速下落式固定床反应器上进行了生物质焦油的催化裂解实验。首先,本论文考察了热解温度、煤焦与生物质物料比等反应条件对焦油产量的影响;其次,本论文探究了CO₂气化时间和酸洗脱灰等制焦条件对焦油产量的影响,并通过氮气吸附、热重分析和能谱分析等手段对其进行了表征;最后,本论文还研究了活性炭载铁对生物... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 能源发展现状
        1.1.1 世界能源发展现状
        1.1.2 我国能源发展现状
    1.2 生物质能
        1.2.1 生物质的组成、结构和性质
        1.2.2 生物质热解和气化技术
        1.2.3 生物质热解气化装置
    1.3 生物质焦油
        1.3.1 焦油的组成
        1.3.2 生物质焦油的去除
    1.4 生物质焦油裂解催化剂
        1.4.1 天然矿石催化剂
        1.4.2 碳基催化剂
        1.4.3 合成催化剂
    1.5 影响生物质焦油裂解的因素
    1.6 本课题研究内容
2 实验部分
    2.1 实验仪器
    2.2 实验原料
        2.2.1 煤及生物质原料
        2.2.2 化学试剂
    2.3 实验装置
        2.3.1 焦样的制备
        2.3.2 负载金属活性炭/生物质的制备
        2.3.3 生物质焦油的裂解
        2.3.4 产物的计算
    2.4 催化剂表征
        2.4.1 比表面积及孔结构测定
        2.4.2 热重分析
        2.4.3 能谱分析
        2.4.4 色谱分析
3 褐煤焦特性及其催化豆秸焦油裂解研究
    3.1 焦产率
    3.2 反应温度对液相产物产率的影响
    3.3 褐煤焦与生物质物料比对液相产物产率的影响
    3.4 煤焦气化时间对液相产物产率的影响
    3.5 酸洗脱灰对液相产物产率及煤焦特性的影响
    3.6 床层添加物的对比
    3.7 生物质原料的对比
    3.8 比表面积分析
    3.9 本章小结
4 活性炭及贝壳催化榛子壳焦油裂解研究
    4.1 生物质掺混氧化铁对液相产物产率的影响
    4.2 活性炭载铁量(浸渍法)对液相产物产率的影响
    4.3 活性炭载铁量(掺混法)对液相产物产率的影响
    4.4 贝壳对液相产物产率的影响
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质热解研究进展[J]. 王伟文,吴国鑫,张自生.  当代化工. 2017(11)
[2]煤焦油与铁基载氧体不完全燃烧的竞争性反应[J]. 李勇鹏,巩建,薛旭艳,王翠苹.  青岛大学学报(工程技术版). 2017(03)
[3]基于Fe2O3载氧体的生物质化学链气化热力学模拟研究[J]. 黄振,刘帅,李德波,湛志钢,何方,李海滨.  太阳能学报. 2017(05)
[4]榛子壳活性炭的制备工艺优化及表征[J]. 房丹丹,吕春茂,孟宪军,张炜佳,邓晓雨.  沈阳农业大学学报. 2016(05)
[5]热解温度及AAEM元素对生物质快速热解焦油的影响[J]. 冯冬冬,赵义军,唐文博,张宇,钱娟,孙绍增.  化工学报. 2016(06)
[6]世界能源发展趋势及对我国能源革命的启示[J]. 张玉卓,蒋文化,俞珠峰,李全生,张军.  中国工程科学. 2015(09)
[7]除灰处理对胜利褐煤的结构及燃烧特性的影响[J]. 冯莉,于晓慧,刘祥春,赵迎亚.  中国矿业大学学报. 2015(02)
[8]热态半焦和冷态半焦催化裂解煤焦油研究[J]. 刘殊远,汪印,武荣成,曾玺,许光文.  燃料化学学报. 2013(09)
[9]生物质或煤气化焦油脱除研究进展[J]. 杜卡帅,杨国华,于春令.  环境工程. 2011(06)
[10]基于三组分的生物质快速热解实验研究[J]. 赵坤,肖军,沈来宏,瞿婷婷.  太阳能学报. 2011(05)

硕士论文
[1]生物质焦油催化重整制氢研究[D]. 刘爽.大连理工大学 2015
[2]生物质焦油在半焦基催化剂下水蒸气重整的研究[D]. 张文华.大连理工大学 2014
[3]榛子壳的白腐菌降解及棕色素的研究[D]. 陶希婧.大连工业大学 2013



本文编号：3227307