生物质热解气白云石催化重整的实验研究

发布时间：2020-05-23 02:35

【摘要】： 生物质的热解气化是利用生物质能的一个重要手段,也是将生物质能转换成高品位能源的一个重要方法。生物质热解产生的气体主要包括CO、H_2、CO_2、CH_4,以及少量的烯烃和炔烃。生物质直接热解得到的热解气中可燃气体的含量有限,因此需要对热解气进行催化重整,增加热解气中H_2、CO的含量,提高热解气在工业上的使用效率。对热解气催化重整国内多用金属催化剂,如镍基催化剂。金属催化剂催化效率高,但是制备过程复杂,成本较高,不适合工业化大规模生产。因此本文用白云石做催化剂进行催化重整,并全面探讨了在其他不同工艺条件下白云石的催化效果。在实验研究的条件范围内,我们得出在以白云石为催化剂的条件下,温度越高产气量越大,但是在750℃时重整气体中可燃气体含量最大;原料粒径的变化主要影响进料,粒径越小,重整气体中可燃气体含量越大;通入水蒸气可以大幅度增加产气量,并且增加重整气体中氢气的含量,但是同时也增加了二氧化碳的含量,降低了一氧化碳的含量,另外通过控制水蒸气的流量可以控制最后重整气体中氢气与一氧化碳含量的比值。实验研究表明,如果需要得到高H_2含量的合成气,工艺条件应该设为750℃、原料粒径0.1--1mm、通入水蒸气(其中控制水蒸气的流量可以控制H_2和CO含量的比值);如果需要得到高产气量的合成气,工艺条件应该设为900℃、原料粒径0.1--1mm、通入水蒸气;如果需要得到高可燃气体含量的合成气,则工艺条件应该设为900℃、原料粒径0.1--1mm、不通入水蒸气。本文还分析了白云石的催化效果,简单将白云石与焦碳、镍基催化剂做了比较,得出白云石是一种高效、清洁、廉价的催化剂,非常适合工业生产。
【图文】：

催化重整,生物质热解

石存在的情况下，白云石将这些烃类以分子形态吸附在其上，通大分子量烃类的 C-C 键或者 C=C 键，使其分解为小分子的烃类甚碳和甲烷。述实验以锯末为原料，采用固定床加热，使其热解气化；再以白行催化重整。其中锯末分为三种粒径（0.15mm--1mm；1mm-），不通入水蒸气的实验分别设置 600、700、800、900℃四个温度后温度过低将无法进行催化重整，通入水蒸气的实验分别设置 75四个温度。装置的基本组成装置系统主要由供热、进料、进水蒸气、气化、气体净化等 5 部分图 2-1 所示。

示意图,螺旋进料,系统结构,示意图

料器、电机和料斗；进水蒸气部分包括变压器、水蒸气发生器、流量计和节装置；催化重整部分包括重整炉（2 号炉）、电炉温控柜、电偶，催化重用不锈钢材质，，炉内胆尺寸：Ф80mm×1400mm，炉胆下部装有催化剂；化部分包括旋风除尘，气体冷凝及纤维球过滤；采样部分包括气体计量表瓶。2.3 螺旋进料系统为热解炉提供生物质原料是通过螺旋进料系统来实现的。进料系统主相互垂直的圆管组成，在其中一个圆管内设置一个表面呈梯形螺纹状的轴，一台电机直接驱动该轴转动，进而推动原料向工作方向前进。另一个圆管过法兰与热解炉相连，以便在工作时使原料落入热解炉中。其结构示意图分别如图 2-2 和图 2-3 所示。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TK6

【引证文献】