铁铜钛金属氧化物辅助微波热解角叉菜制气研究
发布时间：2021-04-04 01:06
利用金属氧化物代替空气氧与生物质发生异相氧化热解反应,可以解决常规有氧热解导致的燃气热值降低以及气体产品品质变差的问题。选择七种金属氧化物与角叉菜在微波加热条件下进行热解,分析热解产物分布、热解气化指标、燃气组成以及金属氧化物热解前后结构的变化。结果表明,金属氧化物的加入对于热解碳转化率、气化效率、燃气产率及燃气组成都有明显的促进作用,当使用金属氧化物Fe0.6Cu0.2Ti0.2时,H2/CO摩尔比达1.13,明显高于空气氧辅助微波热解和生物质直接微波热解。Fe0.6Cu0.2Ti0.2经15次循环实验后无明显烧结和失活现象。
【文章来源】：稀有金属与硬质合金. 2020,48(03)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
金属氧化物对热解产物分布的影响
生物质气化的性能和效果可以用气化指标进行评价。本文选择热解碳转化率、气化效率、燃气产率、燃气电耗、原料电耗研究金属氧化物的加入对气化指标的影响。其中,热解碳转化率为校准燃气中的含碳量与反应原料的含碳量之比;气化效率为单位燃料转换成气体燃料的热值与反应原料的热值之比;燃气产率为校准燃气量与反应原料质量之比;燃气电耗为反应总电耗与校准燃气量之比;原料电耗为总电耗与反应原料质量之比。由图2可看出,有氧气氛时碳转化率可达67.70%,但原料电耗也非常高,无氧气氛时,原料电耗降低,但碳转化率、燃气产率、气化效率等也是最差的,燃气电耗甚至达到了75.25 kW·h/Nm3。加入金属氧化物后,对碳转化率、燃气产率、气化效率均有明显的促进作用。值得一提的是,金属氧化物的原料电耗同时低于生物质直接微波热解和空气氧辅助微波热解,这可能由于金属氧化物的加入使角叉菜升温速率加快,节约了能耗,并且金属氧化物在催化过程中放氧、吸氧,与角叉菜进行能量交换,对微波消耗较少,因此,金属氧化物能够在充分热解角叉菜的基础上进一步降低电耗。2.3 金属氧化物对热解燃气组成的影响
金属氧化物对热解燃气组成的影响见图3。气体热值为单位体积混合气的热值。从图3可看出,有氧气氛下,混合气中CO2含量较高,使得H2和CO含量降低,气体热值下降。无氧气氛时,H2和CO含量较高,CO2含量较低,热值升高,并且添加金属氧化物没有明显降低燃气热值,角叉菜燃气仍属中热值气体。金属氧化物对于H2/CO的提升也有促进作用,当使用金属氧化物Fe0.6Cu0.2Ti0.2时,H2/CO摩尔比达到1.13,明显高于空气氧辅助微波热解和直接微波热解两种方式。2.4 金属氧化物的XRD分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]变质煤催化剂NiO/γ-Al2O3的制备及对煤微波热解的影响研究[J]. 王壮坤. 煤炭技术. 2015(05)
[2]微藻微波催化裂解研究及动力学分析[J]. 陈秀峰,马晓茜,陈春香. 燃料化学学报. 2012(03)
[3]纳米TiO2-Al2O3负载CuMnOx对甲苯的催化燃烧[J]. 曹利,凌海志,黄学敏,马广大. 环境科学与技术. 2010(06)
[4]微波裂解海藻快速制取生物燃油的试验[J]. 万益琴,王应宽,林向阳,刘玉环,陈灵,李叶丛,阮榕生. 农业工程学报. 2010(01)
本文编号：3117438
【文章来源】：稀有金属与硬质合金. 2020,48(03)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
金属氧化物对热解产物分布的影响
生物质气化的性能和效果可以用气化指标进行评价。本文选择热解碳转化率、气化效率、燃气产率、燃气电耗、原料电耗研究金属氧化物的加入对气化指标的影响。其中,热解碳转化率为校准燃气中的含碳量与反应原料的含碳量之比;气化效率为单位燃料转换成气体燃料的热值与反应原料的热值之比;燃气产率为校准燃气量与反应原料质量之比;燃气电耗为反应总电耗与校准燃气量之比;原料电耗为总电耗与反应原料质量之比。由图2可看出,有氧气氛时碳转化率可达67.70%,但原料电耗也非常高,无氧气氛时,原料电耗降低,但碳转化率、燃气产率、气化效率等也是最差的,燃气电耗甚至达到了75.25 kW·h/Nm3。加入金属氧化物后,对碳转化率、燃气产率、气化效率均有明显的促进作用。值得一提的是,金属氧化物的原料电耗同时低于生物质直接微波热解和空气氧辅助微波热解,这可能由于金属氧化物的加入使角叉菜升温速率加快,节约了能耗,并且金属氧化物在催化过程中放氧、吸氧,与角叉菜进行能量交换,对微波消耗较少,因此,金属氧化物能够在充分热解角叉菜的基础上进一步降低电耗。2.3 金属氧化物对热解燃气组成的影响
金属氧化物对热解燃气组成的影响见图3。气体热值为单位体积混合气的热值。从图3可看出,有氧气氛下,混合气中CO2含量较高,使得H2和CO含量降低,气体热值下降。无氧气氛时,H2和CO含量较高,CO2含量较低,热值升高,并且添加金属氧化物没有明显降低燃气热值,角叉菜燃气仍属中热值气体。金属氧化物对于H2/CO的提升也有促进作用,当使用金属氧化物Fe0.6Cu0.2Ti0.2时,H2/CO摩尔比达到1.13,明显高于空气氧辅助微波热解和直接微波热解两种方式。2.4 金属氧化物的XRD分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]变质煤催化剂NiO/γ-Al2O3的制备及对煤微波热解的影响研究[J]. 王壮坤. 煤炭技术. 2015(05)
[2]微藻微波催化裂解研究及动力学分析[J]. 陈秀峰,马晓茜,陈春香. 燃料化学学报. 2012(03)
[3]纳米TiO2-Al2O3负载CuMnOx对甲苯的催化燃烧[J]. 曹利,凌海志,黄学敏,马广大. 环境科学与技术. 2010(06)
[4]微波裂解海藻快速制取生物燃油的试验[J]. 万益琴,王应宽,林向阳,刘玉环,陈灵,李叶丛,阮榕生. 农业工程学报. 2010(01)
本文编号：3117438
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