基于铁基催化剂的生物质焦油微波裂解试验研究
发布时间：2020-12-10 03:54
目前传统能源的使用已无法满足人们对工业化进程及环境保护的要求,而生物质能源因其来源广泛、环境友好、可再生等特点受到研究者的关注。在生物质气化过程中,生物质焦油的产生极大地影响了气化设备运行及生物质能量利用,而采用催化裂解法可有效将焦油分解为小分子气态化合物。铁基催化剂是一种绿色金属催化剂,价格便宜且反应后产物对环境无污染,但在常规加热方式下铁基催化剂的催化效率较低,无法满足焦油的降解要求;微波加热技术因其快速均匀加热特性,可以保证催化剂温度在较短时间内迅速升高到裂解所需温度,而微波加热过程中具有的金属放电现象及带来的热点效应和等离子体效应也可弥补铁基催化剂效率较低的不足。因此,本文选择甲苯作为生物质焦油的模型化合物,以微波作为加热方式,将单质铁负载到吸波性能良好的载体（碳化硅、生物质半焦）作为催化剂,探讨在不同工况下甲苯的裂解率及产物成分;对反应后催化剂积炭进行表征,并通过重整对催化剂进行消积炭试验。首先分别采用自制的Fe/SiC和Fe/C催化剂,在不同工况（微波比功率、铁单质含量、空速）下考察甲苯的裂解率及氢气相对含量。对于Fe/SiC催化剂:随着比功率的增加,甲苯裂解率和氢气相对含...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１试验装置示意图??
为了提高试验数据准确性，保证，不受管道吸附影响，在正式试验之前先??对甲苯进样浓度进行标定，探索在不同反应条件下进入反应器内甲苯蒸汽真实质??量。甲苯进样浓度标定试验系统如图２．３所示。??广、??Ａ?Ｉ?５?Ｉ??ａ：＼?４?？?＾?＾?：?７???—３?目?Ｅ??图２．３甲苯进样浓度标定试验示意图??１．氮气；２．质量流量计；３．恒温水浴锅；４．蒸发瓶；５．加热带；６．温控装置；７．冷凝装置??与甲苯催化裂解试验系统相比，该试验系统由冷凝装置代替之前微波炉及之??后的所有装置，其他设备与之前相同，目的是测量进入微波炉内反应器的真实甲??苯质量。需要指出的是，本文所有试验均采用单一变量原则，需保证在不同条件??下进入反应器内的甲苯浓度相同，而载气流速对甲苯蒸汽浓度影响较大。因此，??在甲苯进样浓度标定试验中，需通过改变恒温水浴锅内水温来调节不同载气流速??下所携带出的甲苯蒸汽量，最终找到合适水温使得冷凝装置收集到的甲苯量与载??气流速成正比，确保不同空速下甲苯浓度相同。??２．５．１载气流速、水温对甲苯蒸发量的影响??在标定试验前
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【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质焦油处理方法研究进展[J]. 李乐豪,闻光东,杨启炜,张铭,邢华斌,苏宝根,任其龙. 化工进展. 2017(07)
[2]能源革命:从化石能源到新能源[J]. 邹才能,赵群,张国生,熊波. 天然气工业. 2016(01)
[3]微波辅助生物质焦炭诱导甲苯裂解和重整试验[J]. 李龙之,宋占龙,马春元,赵希强,王孚懋,孔祥强. 农业机械学报. 2015(10)
[4]脱灰生物质焦的催化气化反应及动力学[J]. 张建良,李净,胡正文,付亚清,左海滨. 北京科技大学学报. 2013(11)
[5]生物质焦体系下CO2-H2O联合重整CH4制合成气[J]. 李龙之,宋占龙,赵希强,马春元. 太阳能学报. 2013(09)
[6]焦炭对焦油模型化合物的催化裂解实验研究[J]. 米铁,唐宁路,吴正舜,刘晓燕,孙婷婷. 太阳能学报. 2013(01)
[7]生物质热解焦油的性质与化学利用研究现状[J]. 边轶,刘石彩,简相坤. 生物质化学工程. 2011(02)
[8]微波加热与常规加热方式下甲苯的裂解实验研究[J]. 彭军霞,赵增立,王小玲,李海滨. 燃料化学学报. 2010(04)
[9]生物质焦制备条件对甲苯裂解特性的影响[J]. 彭军霞,赵增立,李海滨,王小玲. 农业工程学报. 2010(06)
[10]生物质焦对甲苯的催化裂解实验研究[J]. 彭军霞,赵增立,王小玲,李海滨. 煤炭转化. 2009(04)
博士论文
[1]碳纳米管和石墨烯的制备及应用研究[D]. 胡晓阳.郑州大学 2013
[2]生物质轻度预处理液化技术与机理研究[D]. 刘华敏.华南理工大学 2013
[3]生物质发酵制氢过程基础研究[D]. 李涛.郑州大学 2013
[4]微波诱导热解废旧印刷电路板（WPCB）的实验和机理研究[D]. 孙静.山东大学 2012
[5]生物质炭催化重整热解焦油技术研究[D]. 尤占平.天津大学 2010
[6]我国生物质能源开发利用的可持续发展评价与实证研究[D]. 闫晶晶.中国地质大学（北京） 2010
硕士论文
[1]微波加热过程中热点效应的试验与模拟研究[D]. 王彪.山东大学 2017
[2]焦油裂解催化剂的制备与性能实验研究[D]. 吴云芬.华中师范大学 2015
[3]针铁矿负载镍催化裂解焦油模拟化合物甲苯[D]. 邹雪华.合肥工业大学 2014
[4]微波辅助木炭催化裂解甲苯的研究[D]. 冯晓宁.大连理工大学 2012
[5]生物质焦油的热裂解特性研究[D]. 江程程.华中科技大学 2011
[6]生物质焦油热解特性的实验研究[D]. 赵志锋.哈尔滨工业大学 2010
[7]半焦的活化及脱灰研究[D]. 史磊.大连理工大学 2008
本文编号：2908039
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１试验装置示意图??
为了提高试验数据准确性，保证，不受管道吸附影响，在正式试验之前先??对甲苯进样浓度进行标定，探索在不同反应条件下进入反应器内甲苯蒸汽真实质??量。甲苯进样浓度标定试验系统如图２．３所示。??广、??Ａ?Ｉ?５?Ｉ??ａ：＼?４?？?＾?＾?：?７???—３?目?Ｅ??图２．３甲苯进样浓度标定试验示意图??１．氮气；２．质量流量计；３．恒温水浴锅；４．蒸发瓶；５．加热带；６．温控装置；７．冷凝装置??与甲苯催化裂解试验系统相比，该试验系统由冷凝装置代替之前微波炉及之??后的所有装置，其他设备与之前相同，目的是测量进入微波炉内反应器的真实甲??苯质量。需要指出的是，本文所有试验均采用单一变量原则，需保证在不同条件??下进入反应器内的甲苯浓度相同，而载气流速对甲苯蒸汽浓度影响较大。因此，??在甲苯进样浓度标定试验中，需通过改变恒温水浴锅内水温来调节不同载气流速??下所携带出的甲苯蒸汽量，最终找到合适水温使得冷凝装置收集到的甲苯量与载??气流速成正比，确保不同空速下甲苯浓度相同。??２．５．１载气流速、水温对甲苯蒸发量的影响??在标定试验前
?Ｖｅｌｏｃｉｔｙ?（ｍｌ／ｍｉｎ）??图２．４载气流速对甲苯蒸发量影响?图２．５水浴温度对甲苯蒸发量影响??２．５．２甲苯进样浓度标定试验??通过２．５．１节分析可知，载气流速及水浴温度的增加均可引起甲苯蒸发量的??增加。因此在本节，通过调节水浴温度来改变不同流速下甲苯蒸发量及进入冷凝??装置的甲苯量，最终找到一组与载气流速相匹配的水浴温度，使得％与载气流??速成正比，确保进入反应器内的甲苯浓度相同。??试验步骤如下所示：??（１）
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质焦油处理方法研究进展[J]. 李乐豪,闻光东,杨启炜,张铭,邢华斌,苏宝根,任其龙. 化工进展. 2017(07)
[2]能源革命:从化石能源到新能源[J]. 邹才能,赵群,张国生,熊波. 天然气工业. 2016(01)
[3]微波辅助生物质焦炭诱导甲苯裂解和重整试验[J]. 李龙之,宋占龙,马春元,赵希强,王孚懋,孔祥强. 农业机械学报. 2015(10)
[4]脱灰生物质焦的催化气化反应及动力学[J]. 张建良,李净,胡正文,付亚清,左海滨. 北京科技大学学报. 2013(11)
[5]生物质焦体系下CO2-H2O联合重整CH4制合成气[J]. 李龙之,宋占龙,赵希强,马春元. 太阳能学报. 2013(09)
[6]焦炭对焦油模型化合物的催化裂解实验研究[J]. 米铁,唐宁路,吴正舜,刘晓燕,孙婷婷. 太阳能学报. 2013(01)
[7]生物质热解焦油的性质与化学利用研究现状[J]. 边轶,刘石彩,简相坤. 生物质化学工程. 2011(02)
[8]微波加热与常规加热方式下甲苯的裂解实验研究[J]. 彭军霞,赵增立,王小玲,李海滨. 燃料化学学报. 2010(04)
[9]生物质焦制备条件对甲苯裂解特性的影响[J]. 彭军霞,赵增立,李海滨,王小玲. 农业工程学报. 2010(06)
[10]生物质焦对甲苯的催化裂解实验研究[J]. 彭军霞,赵增立,王小玲,李海滨. 煤炭转化. 2009(04)
博士论文
[1]碳纳米管和石墨烯的制备及应用研究[D]. 胡晓阳.郑州大学 2013
[2]生物质轻度预处理液化技术与机理研究[D]. 刘华敏.华南理工大学 2013
[3]生物质发酵制氢过程基础研究[D]. 李涛.郑州大学 2013
[4]微波诱导热解废旧印刷电路板（WPCB）的实验和机理研究[D]. 孙静.山东大学 2012
[5]生物质炭催化重整热解焦油技术研究[D]. 尤占平.天津大学 2010
[6]我国生物质能源开发利用的可持续发展评价与实证研究[D]. 闫晶晶.中国地质大学（北京） 2010
硕士论文
[1]微波加热过程中热点效应的试验与模拟研究[D]. 王彪.山东大学 2017
[2]焦油裂解催化剂的制备与性能实验研究[D]. 吴云芬.华中师范大学 2015
[3]针铁矿负载镍催化裂解焦油模拟化合物甲苯[D]. 邹雪华.合肥工业大学 2014
[4]微波辅助木炭催化裂解甲苯的研究[D]. 冯晓宁.大连理工大学 2012
[5]生物质焦油的热裂解特性研究[D]. 江程程.华中科技大学 2011
[6]生物质焦油热解特性的实验研究[D]. 赵志锋.哈尔滨工业大学 2010
[7]半焦的活化及脱灰研究[D]. 史磊.大连理工大学 2008
本文编号：2908039
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