生物油催化重整制氢及全生命周期评估研究
发布时间：2021-05-26 15:48
生物质快速热裂解技术是目前世界上生物质能应用领域一项重要的技术手段。通过生物质热裂解生产生物油,并将其用于水蒸汽重整制取氢气,是一条种极具前景的生物质能源化利用技术路线。本文依托相关国家项目,对生物油重整制取氢气的催化反应进行了相关理论分析和实验研究,并对生物油制取以及生物油重整制氢工艺进行了全生命周期评估。首先以生物油中含量最高的组分之一乙酸作为生物油水蒸汽催化重整制氢的模化物,对乙酸水蒸汽重整进行了热力学计算,利用Chemkin软件分析了乙酸达到热力学平衡时温度（200-1100℃）、压力（1-19atm）、给料水碳比（1.5-10.5mol/mol）等条件对乙酸重整各气体产物浓度以及氢气产率的影响。从热力学平衡的角度预测反应的产物分布和反应的最佳工况,为生物油水蒸汽催化重整制氢提供了理论参考依据。接着考察了贵金属催化剂对生物油模化物乙酸重整反应的影响。采用浸渍法制备了贵金属Pd负载于HZSM-5分子筛的催化剂,并对催化剂进行了N：物理吸附、X射线衍射光谱和扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等详细表征。在空速GC1HSV=345h-’的条件下研究了不同温度和水碳比对...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 生物质能概述
1.2 生物质能源转化技术
1.3 生物质快速热裂解制取生物油技术
1.4 生物油的性质及特点
1.5 氢能的开发和利用
第2章 生物油催化重整制氢研究综述
2.1 引言
2.2 生物油水蒸汽催化重整的基本原理
2.3 生物油模化物催化重整制氢研究
2.3.1 乙酸重整制氢
2.3.2 乙醇重整制氢
2.3.3 其它生物油模化物重整制氢
2.4 生物油原油催化重整制氢研究
2.5 生物油催化重整制催化剂的开发
2.6 生物质热裂解及生物油重整制氢的全生命周期评价
2.7 本论文的研究内容
第3章 乙酸水蒸汽催化重整制氢热力学分析
3.1 引言
3.2 热力学模型的建立
3.2.1 最小吉布斯自由能原理
3.2.2 数据分析方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 温度对热力学平衡的影响
3.3.2 压力对热力学平衡的影响
3.3.3 水碳比对热力学平衡的影响
3.4 本章小结
第4章 乙酸水蒸气催化重整制氢实验研究
4.1 引言
4.2 乙酸重整催化剂制备与活性评价
4.3 乙酸重整催化剂表征分析
4.3.1 催化剂的物理特性分析
4.3.2 SEM和TEM图像分析
4.3.3 X射线衍射分析
4.3.4 NH_3-程序升温脱附(TPD)分析
4.4 Pd/HZSM-5催化乙酸水蒸汽重整制氢
4.4.1 温度对乙酸重整反应的影响
4.4.2 水碳比对乙酸重整反应的影响
4.4.3 所得氢气产率及碳转化率与热力学计算结果的比较
4.5 本章小结
第5章 乙醇水蒸气催化重整制氢实验研究
5.1 引言
5.2 乙醇重整催化剂制备与活性评价
5.3 乙醇重整催化剂催化剂表征
5.3.1 催化剂表面理化特性分析
5.3.2 粉末X射线衍射分析
5.4 Pd/HZSM-5催化乙醇水蒸汽重整制氢
5.4.1 温度对乙醇重整反应的影响
5.4.2 水碳比(S/C)对乙醇重整反应的影响
5.5 Ni/CeO_2-ZrO_2催化乙醇水蒸气重整制氢
5.5.1 反应温度对乙醇重整反应的影响
5.5.2 气相空速GHSV对乙醇重整反应的影响
5.5.3 S/C对乙醇重整反应的影响
5.5.4 Ni/CeO_2-ZrO_2催化剂寿命实验
5.6 本章小结
第6章 生物质热裂解及生物油重整制氢全生命周期评估
6.1 引言
6.2 全生命周期评价模型的建立
6.2.1 目标和范围定义
6.2.2 详细清单分析
6.2.3 影响性评估
6.3 结果与讨论
6.3.1 能量消耗评估
6.3.2 LCA环境影响潜值结果与分析
6.3.3 环境影响潜值标准化
6.3.4 环境影响潜值加权结果
6.4 本章小结
第7章 全文总结及进一步工作展望
7.1 全文总结
7.2 本文研究创新之处
7.3 研究展望
硕士期间发表的论文目录
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质热解与生物油的特性研究[J]. 朱锡锋,陆强,郑冀鲁,郭庆祥,朱清时. 太阳能学报. 2006(12)
[2]生物质直燃发电系统的生命周期评价[J]. 林琳,赵黛青,魏国平,刘尚余. 水利电力机械. 2006(12)
[3]生物质裂解油的性质及精制研究进展[J]. 张琦,常杰,王铁军,徐莹. 石油化工. 2006(05)
[4]面向氢能源、燃料电池和二氧化碳减排的制氢途径的选择(英文)[J]. 宋春山. 燃料化学学报. 2005(06)
[5]生物质生产酒精的研究进展[J]. 王倩,张伟,王颉,李长文. 酿酒科技. 2003(03)
[6]生物质热裂解制取液体燃料的实验研究[J]. 廖艳芬,王树荣,洪军,谷月玲,骆仲泱,岑可法. 能源工程. 2002(03)
[7]我国开发燃料酒精的综合效益分析[J]. 黄忠水,纪威,鄂卓茂. 节能. 2001(12)
[8]燃生物质流化床锅炉[J]. 别如山,鲍亦令,杨励丹,陆惠林,李炳熙,刘满. 节能技术. 1997(02)
[9]生物质固化成型技术及其展望[J]. 林维纪,张大雷,许晓凡. 新能源. 1999 (04)
博士论文
[1]生物油的分馏及品位提升试验研究[D]. 姚燕.浙江大学 2008
[2]生物质热裂解机理试验研究[D]. 谭洪.浙江大学 2005
[3]纤维素热裂解机理试验研究[D]. 廖艳芬.浙江大学 2003
硕士论文
[1]生物油的精炼提质研究[D]. 阮仁祥.中国科学技术大学 2011
[2]生物质气化与混燃过程研究[D]. 黄明华.华北水利水电学院 2011
[3]生物质快速热裂解试验研究[D]. 王乐.浙江大学 2006
本文编号：3206636
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 生物质能概述
1.2 生物质能源转化技术
1.3 生物质快速热裂解制取生物油技术
1.4 生物油的性质及特点
1.5 氢能的开发和利用
第2章 生物油催化重整制氢研究综述
2.1 引言
2.2 生物油水蒸汽催化重整的基本原理
2.3 生物油模化物催化重整制氢研究
2.3.1 乙酸重整制氢
2.3.2 乙醇重整制氢
2.3.3 其它生物油模化物重整制氢
2.4 生物油原油催化重整制氢研究
2.5 生物油催化重整制催化剂的开发
2.6 生物质热裂解及生物油重整制氢的全生命周期评价
2.7 本论文的研究内容
第3章 乙酸水蒸汽催化重整制氢热力学分析
3.1 引言
3.2 热力学模型的建立
3.2.1 最小吉布斯自由能原理
3.2.2 数据分析方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 温度对热力学平衡的影响
3.3.2 压力对热力学平衡的影响
3.3.3 水碳比对热力学平衡的影响
3.4 本章小结
第4章 乙酸水蒸气催化重整制氢实验研究
4.1 引言
4.2 乙酸重整催化剂制备与活性评价
4.3 乙酸重整催化剂表征分析
4.3.1 催化剂的物理特性分析
4.3.2 SEM和TEM图像分析
4.3.3 X射线衍射分析
4.3.4 NH_3-程序升温脱附(TPD)分析
4.4 Pd/HZSM-5催化乙酸水蒸汽重整制氢
4.4.1 温度对乙酸重整反应的影响
4.4.2 水碳比对乙酸重整反应的影响
4.4.3 所得氢气产率及碳转化率与热力学计算结果的比较
4.5 本章小结
第5章 乙醇水蒸气催化重整制氢实验研究
5.1 引言
5.2 乙醇重整催化剂制备与活性评价
5.3 乙醇重整催化剂催化剂表征
5.3.1 催化剂表面理化特性分析
5.3.2 粉末X射线衍射分析
5.4 Pd/HZSM-5催化乙醇水蒸汽重整制氢
5.4.1 温度对乙醇重整反应的影响
5.4.2 水碳比(S/C)对乙醇重整反应的影响
5.5 Ni/CeO_2-ZrO_2催化乙醇水蒸气重整制氢
5.5.1 反应温度对乙醇重整反应的影响
5.5.2 气相空速GHSV对乙醇重整反应的影响
5.5.3 S/C对乙醇重整反应的影响
5.5.4 Ni/CeO_2-ZrO_2催化剂寿命实验
5.6 本章小结
第6章 生物质热裂解及生物油重整制氢全生命周期评估
6.1 引言
6.2 全生命周期评价模型的建立
6.2.1 目标和范围定义
6.2.2 详细清单分析
6.2.3 影响性评估
6.3 结果与讨论
6.3.1 能量消耗评估
6.3.2 LCA环境影响潜值结果与分析
6.3.3 环境影响潜值标准化
6.3.4 环境影响潜值加权结果
6.4 本章小结
第7章 全文总结及进一步工作展望
7.1 全文总结
7.2 本文研究创新之处
7.3 研究展望
硕士期间发表的论文目录
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质热解与生物油的特性研究[J]. 朱锡锋,陆强,郑冀鲁,郭庆祥,朱清时. 太阳能学报. 2006(12)
[2]生物质直燃发电系统的生命周期评价[J]. 林琳,赵黛青,魏国平,刘尚余. 水利电力机械. 2006(12)
[3]生物质裂解油的性质及精制研究进展[J]. 张琦,常杰,王铁军,徐莹. 石油化工. 2006(05)
[4]面向氢能源、燃料电池和二氧化碳减排的制氢途径的选择(英文)[J]. 宋春山. 燃料化学学报. 2005(06)
[5]生物质生产酒精的研究进展[J]. 王倩,张伟,王颉,李长文. 酿酒科技. 2003(03)
[6]生物质热裂解制取液体燃料的实验研究[J]. 廖艳芬,王树荣,洪军,谷月玲,骆仲泱,岑可法. 能源工程. 2002(03)
[7]我国开发燃料酒精的综合效益分析[J]. 黄忠水,纪威,鄂卓茂. 节能. 2001(12)
[8]燃生物质流化床锅炉[J]. 别如山,鲍亦令,杨励丹,陆惠林,李炳熙,刘满. 节能技术. 1997(02)
[9]生物质固化成型技术及其展望[J]. 林维纪,张大雷,许晓凡. 新能源. 1999 (04)
博士论文
[1]生物油的分馏及品位提升试验研究[D]. 姚燕.浙江大学 2008
[2]生物质热裂解机理试验研究[D]. 谭洪.浙江大学 2005
[3]纤维素热裂解机理试验研究[D]. 廖艳芬.浙江大学 2003
硕士论文
[1]生物油的精炼提质研究[D]. 阮仁祥.中国科学技术大学 2011
[2]生物质气化与混燃过程研究[D]. 黄明华.华北水利水电学院 2011
[3]生物质快速热裂解试验研究[D]. 王乐.浙江大学 2006
本文编号：3206636
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