多活性位焦炭原位催化裂解生物质焦油的反应机理研究
发布时间：2021-07-15 12:17
生物质焦油是生物质燃气高效利用工艺发展的瓶颈,催化裂解是消除焦油的有效途径。生物质焦炭作为焦油裂解的催化剂受到国内外学者的广泛关注。本文围绕多活性位焦炭原位催化裂解生物质焦油的关键科学问题,基于焦炭表面的活性位表征,研究了不同活性位的选择性和焦油分子的反应路径,以及焦炭活性结构及AAEM元素对生物质焦油催化裂解的影响规律,揭示了H2O/CO2下焦炭催化裂解生物质焦油的转化机理,研究内容包括生物质原料（稻壳、木屑）的前期处理分析、AAEM元素对生物质热解反应动力学的影响、热解焦炭的形成与特性研究、热解焦油的生成与均相转化特性、焦炭原位/非原位CO2与H2O活化特性、活性焦炭对焦油模型化合物的催化裂解、多活性位焦炭对真实焦油的催化裂解机理等。（1）首先利用Py-GC/MS联用仪及一阶流化床/固定床反应器,研究了生物质焦油的生成及其均相转化规律。研究发现:在500600℃下,稻壳内AAEM元素限制了热解焦油中含氧和取代基成分的生成。在800900℃内芳烃环上各类...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：168 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
生物质气化a)路径及b)反应[9]
酸中心促成了烃分子的催化裂解反应的发生。常见的催化剂有镍基、云石催化剂，其中催化裂解中用得最多的是煅烧白云石和镍基催化剂[19它们都有较高的焦油裂解率，但还存在一些有待解决的问题：白云石较差，其活性容易下降；机械强度较低，在流化床反应器中与床料混极易磨损。镍基催化剂价格昂贵，成本较高，在高温下常常因表面积而且对燃气中硫、氯、碱金属等过于敏感而导致催化剂中毒。近年来焦炭作为焦油裂解的催化剂因其价格低廉、不易失活、催化效果好等国内外学者的广泛关注[21]。华中师范大学吴正舜[22]、 中国科学院广州所吴创之[23]分别在 1 MW 和 120 KW 的生物质气化发电系统中采用木解焦油，研究结果发现燃气中焦油含量明显降低。上海交通大学罗永两段式反应器，证明了焦炭对焦油中多环芳香烃具有显著的催化裂解作 Twente 大学 Abu El-Rub[25]在 10 MW 的气化系统中采用焦炭催化裂解焦油，焦油含量由 1000 mg/Nm3减少至 13 mg/Nm3。美国堪萨斯州州Yuan[26]采用木炭催化裂解焦油，当反应温度从 650 ℃升高至 850 ℃时，率从 76%增加至 90%。
哈尔滨工业大学工学博士学位论文因此，深刻揭示生物质焦炭对生物质焦油的催化裂解机理不仅是一个重科学问题，而且对于挖掘生物质焦炭催化裂解生物质焦油的潜力，提高燃化系统的效率和可靠性，降低系统成本也有很重要的意义。.2 生物质焦油的形成及其催化转化机理.2.1 生物质焦油的形成焦油通常在生物质热解过程中形成，在低温条件下以氧化烃类物质为主着反应温度的升高，含氧烃可以转化为轻烃、芳烃和烯烃，然后转化为更多环芳烃成分。生物质焦油生成规律随温度变化的示意图，如图 1-3 所示以看出，随着温度的升高，有机化合物变得更加稳定。可见，温度是生物油生成的关键因素。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Transformation mechanism of nutrient elements in the process of biochar preparation for returning biochar to soil[J]. Shuangshuang Tian,Zhongxin Tan,Alfreda Kasiulien?,Ping Ai. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2017(04)
[2]准东煤热解动力学单一扫描速率法应用局限性[J]. 赵岩,刘栗,邱朋华,谢兴,孙绍增,刘欢鹏,陈力哲. 哈尔滨工业大学学报. 2016(07)
[3]热重红外光谱法考察木质生物质综纤维素热转化特性[J]. 任学勇,王文亮,白甜甜,司慧,常建民,田红星. 光谱学与光谱分析. 2013(09)
[4]两段式固定床反应器中焦油脱除的实验研究[J]. 吴文广,罗永浩,陈祎,苏毅,陈亮,王芸. 燃料化学学报. 2012(02)
[5]电位滴定法测定定心藤中总有机酸的含量[J]. 曾立,罗辉,周效思,尹文清. 广东微量元素科学. 2010(02)
[6]生物质气化过程中焦油裂解的工业应用研究[J]. 吴正舜,粟薇,吴创之,马龙隆. 化学工程. 2006(10)
[7]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)
[8]有机化学中稳定性原理在分子重排反应中的应用[J]. 喻克雄,曾朝霞. 长江大学学报(自科版). 2004(01)
博士论文
[1]生物质焦油均相转化及其在焦炭中异相脱除的实验研究[D]. 吴文广.上海交通大学 2012
本文编号：3285691
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：168 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
生物质气化a)路径及b)反应[9]
酸中心促成了烃分子的催化裂解反应的发生。常见的催化剂有镍基、云石催化剂，其中催化裂解中用得最多的是煅烧白云石和镍基催化剂[19它们都有较高的焦油裂解率，但还存在一些有待解决的问题：白云石较差，其活性容易下降；机械强度较低，在流化床反应器中与床料混极易磨损。镍基催化剂价格昂贵，成本较高，在高温下常常因表面积而且对燃气中硫、氯、碱金属等过于敏感而导致催化剂中毒。近年来焦炭作为焦油裂解的催化剂因其价格低廉、不易失活、催化效果好等国内外学者的广泛关注[21]。华中师范大学吴正舜[22]、 中国科学院广州所吴创之[23]分别在 1 MW 和 120 KW 的生物质气化发电系统中采用木解焦油，研究结果发现燃气中焦油含量明显降低。上海交通大学罗永两段式反应器，证明了焦炭对焦油中多环芳香烃具有显著的催化裂解作 Twente 大学 Abu El-Rub[25]在 10 MW 的气化系统中采用焦炭催化裂解焦油，焦油含量由 1000 mg/Nm3减少至 13 mg/Nm3。美国堪萨斯州州Yuan[26]采用木炭催化裂解焦油，当反应温度从 650 ℃升高至 850 ℃时，率从 76%增加至 90%。
哈尔滨工业大学工学博士学位论文因此，深刻揭示生物质焦炭对生物质焦油的催化裂解机理不仅是一个重科学问题，而且对于挖掘生物质焦炭催化裂解生物质焦油的潜力，提高燃化系统的效率和可靠性，降低系统成本也有很重要的意义。.2 生物质焦油的形成及其催化转化机理.2.1 生物质焦油的形成焦油通常在生物质热解过程中形成，在低温条件下以氧化烃类物质为主着反应温度的升高，含氧烃可以转化为轻烃、芳烃和烯烃，然后转化为更多环芳烃成分。生物质焦油生成规律随温度变化的示意图，如图 1-3 所示以看出，随着温度的升高，有机化合物变得更加稳定。可见，温度是生物油生成的关键因素。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Transformation mechanism of nutrient elements in the process of biochar preparation for returning biochar to soil[J]. Shuangshuang Tian,Zhongxin Tan,Alfreda Kasiulien?,Ping Ai. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2017(04)
[2]准东煤热解动力学单一扫描速率法应用局限性[J]. 赵岩,刘栗,邱朋华,谢兴,孙绍增,刘欢鹏,陈力哲. 哈尔滨工业大学学报. 2016(07)
[3]热重红外光谱法考察木质生物质综纤维素热转化特性[J]. 任学勇,王文亮,白甜甜,司慧,常建民,田红星. 光谱学与光谱分析. 2013(09)
[4]两段式固定床反应器中焦油脱除的实验研究[J]. 吴文广,罗永浩,陈祎,苏毅,陈亮,王芸. 燃料化学学报. 2012(02)
[5]电位滴定法测定定心藤中总有机酸的含量[J]. 曾立,罗辉,周效思,尹文清. 广东微量元素科学. 2010(02)
[6]生物质气化过程中焦油裂解的工业应用研究[J]. 吴正舜,粟薇,吴创之,马龙隆. 化学工程. 2006(10)
[7]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)
[8]有机化学中稳定性原理在分子重排反应中的应用[J]. 喻克雄,曾朝霞. 长江大学学报(自科版). 2004(01)
博士论文
[1]生物质焦油均相转化及其在焦炭中异相脱除的实验研究[D]. 吴文广.上海交通大学 2012
本文编号：3285691
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3285691.html
