基于橄榄石载铁铈催化剂生物质催化气化制取富氢燃气的研究

发布时间：2020-04-27 08:14

【摘要】：日益严重的环境问题迫使发展清洁与可再生能源成为我国能源消费结构改革的重要战略之一。生物质气化制氢技术的发展为高效清洁能源氢能的制备提供了新途径,但生物质直接气化产生的氢气含量较低,且气化过程中产生的焦油危害较大,对设备和后续操作造成损害,并降低能源转化效率。对此,本文以低成本橄榄石为载体制备高效Fe-Ce/olivine催化剂,以提升生物质产气品质,降低焦油产量。与天然橄榄石相比,经高温煅烧后的橄榄石在结构和性质上都有较大的变化,比表面积和孔容积均有所增加,更有利于活性金属的负载;煅烧后橄榄石表面铁的价态从Fe(II)转变为Fe(III),且橄榄石表面活性组分铁含量增加,可提升橄榄石的催化活性。同时,在实验室条件下比较了不同煅烧温度(800-1000℃)下橄榄石的催化活性,得出900℃煅烧橄榄石具备最高的催化活性。以煅烧橄榄石作为载体,用沉积沉淀法制备Fe-Ce/olivine催化剂,并采用XRF、BET、XRD、SEM/EDX、FTIR等方法对催化剂进行表征,分析催化剂的形貌特征以及晶体结构。重点评价Fe-Ce/olivine催化剂在生物质气化过程中的催化活性,探讨Fe-Ce/olivine催化剂在生物质水蒸气催化气化过程中的催化机理。实验表明Fe-Ce/olivine催化剂对气体产物中氢气含量的提升具有较好的催化效果,且焦油去除率可达90%以上。通过比较分析催化剂反应前后结构及形貌变化,得出Fe-Ce/olivine催化剂在气化过程中具有较强的热稳定性以及抗积炭性能,并测得Fe-Ce/olivine催化剂最大的碳沉积率为3.75%。为优化实验参数,利用实验室搭建的两段式固定床反应器进行生物质水蒸气催化气化的实验,重点研究了Fe-Ce/olivine催化剂的添加、S/B值、固相停留时间、气化温度及催化温度等因素对生物质气化效果的影响。同时考虑气化效率及经济性,分析比较得出实验室条件下的最佳气化条件,为Fe-Ce/olivine催化剂在实际生物质气化中的应用提供参考。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK6

【参考文献】

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本文编号：2642056