生物质催化热解制取富氢气体的研究

发布时间：2021-05-22 17:31

　　目前,氢气主要是通过天然气的水蒸气催化重整得到的。然而,为了更加环保的制取氢气,需要开发更多可持续更环保的方法。人们研究了很多种制取氢气的方法。在所有的可再生资源中,生物质是将来最具前景的。生物质气化已成为最具前景的制氢技术。本研究首先通过热重实验分析（TGA）调查了两种酸处理（硫酸、盐酸和乙酸混合溶液）对几种生物质（大豆、稻壳、松木）的热解行为的影响研究。实验加热速率分别为10K/min,终温为1173K。热解在氮气气氛下进行,并用高纯氮气作为保护气体。实验结果表明：硫酸处理的生物质去除了其中的半纤维素并改变了木质素的化学结构使得木质素的起始热解温度降低。盐酸和乙酸混合溶液处理去除了生物质灰分中部分的碱性离子,并改进其多孔结构促进了热解反应产生更多的挥发分,最大热解速率增大。为了考查流化床的操作条件对热分解的特性的影响,制作了一台模拟于热分解反应器的流化床装置。测定各操作条件气体流速、床层高度以及粒子类型对流化状态的影响,得到了一个合适的操作条件范围,为热分解实验提供了必要的基础实验数据。在此阶段,以制取氢气为目的产物,使用自行设计的双颗粒流化床反应装置,选取四种生物质作为实验原料,... 

【文章来源】：天津科技大学天津市

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 前言
    1.1 能源与环境
    1.2 世界能源发展现状
    1.3 我国能源发展状况
    1.4 生物质资源概况
        1.4.1 我国生物质资源
        1.4.2 生物质分类及其结构组成
        1.4.3 生物质的利用方式
    1.5 制氢工艺和途径
        1.5.1 矿物燃料制氢
        1.5.2 水制氢
        1.5.3 生物质制氢
    1.6 生物质热解和气化制氢研究进展
        1.6.1 生物质热解和气化制氢存在的问题
        1.6.2 催化剂的筛选及其研究进展
    1.7 研究背景及主要研究内容
        1.7.1 研究背景
        1.7.2 主要研究内容
2 植物类生物质的热解动力学研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验用原料
        2.2.2 原料的酸处理
        2.2.3 热重(TG)分析方法
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 生物质原样的热解特性分析
        2.3.2 酸处理对样品热解特性的影响
        2.3.3 动力学模型的建立
    2.4 本章小结
3 生物质催化热解制取BTXN的研究
    3.1 引言
    3.2 粉粒流化床的冷模实验研究
        3.2.1 冷模实验介绍
        3.2.2 冷模实验装置
        3.2.3 冷模实验用原料
        3.2.4 冷模实验结论
    3.3 催化热解实验部分
        3.3.1 实验材料
        3.3.2 实验装置与流程
        3.3.3 实验分析方法
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 热解温度对生物质热解产物的影响
        3.4.2 反应气体和流化介质对热解产物的影响
        3.4.3 氢气和氦气混合气体对热解产物的影响
        3.4.4 氢气和甲烷混合气体对热解产物的影响
    3.5 本章小结
4 生物质催化热解制取富氢气体的研究
    4.1 引言
    4.2 常规热解制氢原理
    4.3 实验部分
        4.3.1 生物质试样制备
        4.3.2 催化剂表征
        4.3.3 实验流程
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 生物质的热解特性研究
        4.4.2 热解温度对生物质热解产物的影响
        4.4.3 催化剂对生物质热解产物的影响
        4.4.4 催化剂的稳定性
        4.4.5 催化热解温度对热解产物富氢燃气的影响
        4.4.6 生物质种类对热解产物的影响
        4.4.7 燃料气产物的热值分析
    4.5 本章小结
5 结论
6 展望
7 参考文献
8 攻读硕士学位期间论文发表情况
9 致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]松木在不同条件下热解失重规律实验研究[J]. 周新华,齐庆杰,吴宪,姜彦立.  科学技术与工程. 2007(06)
[2]生物质快速热解技术现状[J]. 林木森,蒋剑春.  生物质化学工程. 2006(01)
[3]生物质催化气化制氢催化剂研究进展[J]. 胡冠,徐绍平,刘淑琴.  林产化学与工业. 2005(S1)
[4]一种低电耗制氢的新工艺研究（Ⅱ）[J]. 王琳,汪树军,刘红研,赵永丰.  太阳能学报. 2005(05)
[5]生物质气化焦油在高温木炭床上的裂解试验研究[J]. 王磊,吴创之,陈平,阴秀丽,谢军.  可再生能源. 2005(05)
[6]木材经催化热分解向BTX和合成燃料的转化[J]. 王昶,贾青竹,中川绅好,加藤邦夫.  化工学报. 2004(08)
[7]生物质催化气化制取富氢燃气的研究[J]. 吕鹏梅,熊祖鸿,常杰,付严,陈勇.  环境污染治理技术与设备. 2003(11)
[8]生物质气化焦油催化裂解特性[J]. 王铁军,常杰,吴创之,陈勇.  太阳能学报. 2003(03)
[9]生物质焦油的催化裂解研究[J]. 周劲松,王铁柱,骆仲泱,张晓东,王树荣,岑可法.  燃料化学学报. 2003(02)
[10]生物质废弃物催化气化制取富氢燃料气[J]. 吕鹏梅,常杰,熊祖鸿,吴创之,陈勇.  煤炭转化. 2002(03)



本文编号：3201394