天然矿石基催化剂对生物质热解的影响
发布时间：2021-11-04 21:23
在能源和环境的双重压力下,生物质能的开发利用逐渐得到重视,生物质热解气化技术是当前生物质能源转化利用的重点技术。本文以抑制焦油、获得高品质可燃气体为最终目标,制备了橄榄石和铁矿石基催化剂,研究了热解工艺条件、催化剂对棉秆、核桃壳热解过程的影响,并利用动力学分析方法对热解过程进行了分析,揭示了生物质热解过程的反应规律,提出了矿物基载镍催化剂对生物质热解的影响机制。研究结果如下:热失重（TG-DTG）曲线得出,棉秆、核桃壳热解可分为失水、过渡、主热解、炭化等四个阶段,升温速率越大,失重率和失重速率越大。核桃壳失重率、失重速率、半纤维素及挥发分含量高于棉秆,热解活化能低于棉秆,表明核桃壳更容易发生热解反应。利用Coats-Redfern法,在反应级数n=1时得到的热解参数相关性最好,表明一级反应模型能很好的描述棉秆、核桃壳热解过程。Doyle法和Ozawa法求解的结果变化趋势基本一致,Ozawa法得到的活化能大于Doyle法和Coats-Redfern法。利用自制的固定床反应器进行热解实验得出,随着热解温度的升高,半焦、焦油、CO2含量减少,总气体、H2
【文章来源】：新疆大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 研究背景
1.2.1 生物质能源的概述及生物质能在能源发展中的地位
1.2.2 新疆棉花秸秆和核桃壳现状
1.3 生物质能利用技术
1.3.1 生物质热解气化特性研究及意义
1.3.2 热解动力学方法在生物质热解中的应用
1.4 生物质热解影响因素
1.4.1 温度的影响
1.4.2 物料特性的影响
1.4.3 反应时间的影响
1.4.4 升温速率的影响
1.5 焦油的形成与催化裂解
1.5.1 热解过程中焦油的形成及焦油的危害
1.5.2 焦油的催化裂解
1.5.3 橄榄石、铁矿石催化剂概述
1.6 主要研究内容及技术路线
1.6.1 主要研究内容
1.6.2 技术路线
第二章 实验部分
2.1 实验原料
2.2 化学试剂
2.3 催化剂
2.3.1 煅烧橄榄石、煅烧铁矿石制备
2.3.2 NiO-橄榄石、NiO-铁矿石制备
2.3.3 预还原催化剂制备
2.4 实验装置
2.5 实验方法
2.6 产物分析
2.6.1 气体产物分析
2.6.2 焦油分析
2.7 催化剂和半焦表征
2.7.1 比表面积分析(BET)
2.7.2 扫描电镜分析(SEM)
2.7.3 X射线衍射分析(XRD)
2.7.4 程序升温还原分析(TPR)
2.8 动力学分析
第三章 生物质热重分析及动力学研究
3.1 棉秆、核桃壳热解特性分析
3.1.1 棉杆热重分析
3.1.2 核桃壳热重分析
3.2 升温速率的影响
3.2.1 升温速率对棉杆热解的影响
3.2.2 升温速率对核桃壳热解过程的影响
3.3 热解动力学研究
3.3.1 Coats-Redfern法
3.3.2 Doyle法
3.3.3 Ozawa法
3.4 本章小结
第四章 棉杆、核桃壳热解特性研究
4.1 无催化剂作用下热解温度对棉杆、核桃壳热解产物的影响
4.2 反应时间对棉杆、核桃壳热解产物的影响
4.3 煅烧橄榄石作用下热解温度对热解产物的影响
4.4 煅烧铁矿石作用下热解温度对热解产物的影响
4.5 半焦的扫描电镜分析(SEM)
4.6 棉杆、核桃壳热解产物组成比较
4.7 本章小结
第五章 载镍催化剂对棉杆、核桃壳热解的影响
5.1 不同催化剂对棉杆热解影响
5.1.1 NiO-橄榄石、NiO-铁矿石的影响
5.1.2 催化剂预还原对热解的影响
5.2 不同催化剂对核桃壳热解影响
5.2.1 NiO-橄榄石、NiO-铁矿石的影响
5.2.2 催化剂预还原对热解的影响
5.3 棉秆、核桃壳热解产物组分比较
5.4 热解半焦的比表面积分析(BET)
5.5 热解半焦的扫描电镜分析(SEM)
5.6 热解焦油的紫外分析
5.7 催化剂的表征
5.7.1 X射线衍射分析(XRD)
5.7.2 程序升温还原分析(TPR)
5.7.3 扫描电镜分析(SEM)
5.8 NiO-橄榄石、NiO-铁矿石对生物质热解的影响机制
5.9 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读学位期间发表论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]玉米秸秆及其发酵沼渣热解动力学研究[J]. 王芳,张德俐,高子翔,易维明. 农业机械学报. 2018(01)
[2]不同钙基吸收剂对玉米秸秆热解气化制氢特性的影响[J]. 李斌,韩旭,陈义龙,魏良元,杨海平,陈汉平. 可再生能源. 2017(04)
[3]改性橄榄石对C7H8/CO2催化重整的影响[J]. 孟俊光,王小波,赵增立,郑安庆,李海滨. 燃料化学学报. 2017(03)
[4]基于Fe2O3催化剂的花生壳热解特性及动力学研究[J]. 张彬,董晶晶,王文举. 精细石油化工. 2017(01)
[5]花生壳和松木屑固定床低温热解特性的实验研究[J]. 安杨,徐静,Arash Tahmasebi,余江龙. 可再生能源. 2016(12)
[6]浅谈生物质资源利用现状及对策[J]. 刘鹏,李勇,闫树军. 新疆农机化. 2016(05)
[7]基于铁矿石载氧体的生物质化学链气化机理研究[J]. 郭万军,张海峰,葛晖骏,沈来宏. 热科学与技术. 2016(03)
[8]基于多升温速率法的典型生物质热动力学分析[J]. 田宜水,王茹. 农业工程学报. 2016(03)
[9]核桃壳催化热解特性及动力学实验研究[J]. 陈静升,郑化安,张生军,李学强,赵鹤翔,李瑶. 应用化工. 2014(12)
[10]北方地区典型生物质的热重分析及动力学研究[J]. 杨冬,陈清文. 燃烧科学与技术. 2014(04)
博士论文
[1]用于生物质焦油水蒸气重整的橄榄石载镍催化剂的研究[D]. 杨小芹.大连理工大学 2010
[2]生物质催化热解和气化的应用基础研究[D]. 李建芬.华中科技大学 2007
硕士论文
[1]生物质催化转化为燃料油工艺研究[D]. 曹辉.西安石油大学 2017
[2]秸秆热解能源化利用技术研究[D]. 王强胜.武汉轻工大学 2016
[3]生物质焦油催化重整制氢研究[D]. 刘爽.大连理工大学 2015
[4]食用菌培养基废弃物热解研究[D]. 余维金.中国林业科学研究院 2015
[5]小麦秸秆热解特性研究及其动力学分析[D]. 郭瑞轲.吉首大学 2014
[6]松木热解动力学及固定床气化产气特性研究[D]. 郝功涛.重庆大学 2012
[7]固定床中生物质气化过程研究[D]. 毛燕东.天津大学 2008
[8]生物质热解气化特性分析与试验研究[D]. 许敏.天津大学 2008
[9]生物质热解实验及动力学研究[D]. 刘辉.长沙理工大学 2008
[10]生物质热解机制和反应动力学研究[D]. 林木森.中国林业科学研究院 2007
本文编号：3476436
【文章来源】：新疆大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 研究背景
1.2.1 生物质能源的概述及生物质能在能源发展中的地位
1.2.2 新疆棉花秸秆和核桃壳现状
1.3 生物质能利用技术
1.3.1 生物质热解气化特性研究及意义
1.3.2 热解动力学方法在生物质热解中的应用
1.4 生物质热解影响因素
1.4.1 温度的影响
1.4.2 物料特性的影响
1.4.3 反应时间的影响
1.4.4 升温速率的影响
1.5 焦油的形成与催化裂解
1.5.1 热解过程中焦油的形成及焦油的危害
1.5.2 焦油的催化裂解
1.5.3 橄榄石、铁矿石催化剂概述
1.6 主要研究内容及技术路线
1.6.1 主要研究内容
1.6.2 技术路线
第二章 实验部分
2.1 实验原料
2.2 化学试剂
2.3 催化剂
2.3.1 煅烧橄榄石、煅烧铁矿石制备
2.3.2 NiO-橄榄石、NiO-铁矿石制备
2.3.3 预还原催化剂制备
2.4 实验装置
2.5 实验方法
2.6 产物分析
2.6.1 气体产物分析
2.6.2 焦油分析
2.7 催化剂和半焦表征
2.7.1 比表面积分析(BET)
2.7.2 扫描电镜分析(SEM)
2.7.3 X射线衍射分析(XRD)
2.7.4 程序升温还原分析(TPR)
2.8 动力学分析
第三章 生物质热重分析及动力学研究
3.1 棉秆、核桃壳热解特性分析
3.1.1 棉杆热重分析
3.1.2 核桃壳热重分析
3.2 升温速率的影响
3.2.1 升温速率对棉杆热解的影响
3.2.2 升温速率对核桃壳热解过程的影响
3.3 热解动力学研究
3.3.1 Coats-Redfern法
3.3.2 Doyle法
3.3.3 Ozawa法
3.4 本章小结
第四章 棉杆、核桃壳热解特性研究
4.1 无催化剂作用下热解温度对棉杆、核桃壳热解产物的影响
4.2 反应时间对棉杆、核桃壳热解产物的影响
4.3 煅烧橄榄石作用下热解温度对热解产物的影响
4.4 煅烧铁矿石作用下热解温度对热解产物的影响
4.5 半焦的扫描电镜分析(SEM)
4.6 棉杆、核桃壳热解产物组成比较
4.7 本章小结
第五章 载镍催化剂对棉杆、核桃壳热解的影响
5.1 不同催化剂对棉杆热解影响
5.1.1 NiO-橄榄石、NiO-铁矿石的影响
5.1.2 催化剂预还原对热解的影响
5.2 不同催化剂对核桃壳热解影响
5.2.1 NiO-橄榄石、NiO-铁矿石的影响
5.2.2 催化剂预还原对热解的影响
5.3 棉秆、核桃壳热解产物组分比较
5.4 热解半焦的比表面积分析(BET)
5.5 热解半焦的扫描电镜分析(SEM)
5.6 热解焦油的紫外分析
5.7 催化剂的表征
5.7.1 X射线衍射分析(XRD)
5.7.2 程序升温还原分析(TPR)
5.7.3 扫描电镜分析(SEM)
5.8 NiO-橄榄石、NiO-铁矿石对生物质热解的影响机制
5.9 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读学位期间发表论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]玉米秸秆及其发酵沼渣热解动力学研究[J]. 王芳,张德俐,高子翔,易维明. 农业机械学报. 2018(01)
[2]不同钙基吸收剂对玉米秸秆热解气化制氢特性的影响[J]. 李斌,韩旭,陈义龙,魏良元,杨海平,陈汉平. 可再生能源. 2017(04)
[3]改性橄榄石对C7H8/CO2催化重整的影响[J]. 孟俊光,王小波,赵增立,郑安庆,李海滨. 燃料化学学报. 2017(03)
[4]基于Fe2O3催化剂的花生壳热解特性及动力学研究[J]. 张彬,董晶晶,王文举. 精细石油化工. 2017(01)
[5]花生壳和松木屑固定床低温热解特性的实验研究[J]. 安杨,徐静,Arash Tahmasebi,余江龙. 可再生能源. 2016(12)
[6]浅谈生物质资源利用现状及对策[J]. 刘鹏,李勇,闫树军. 新疆农机化. 2016(05)
[7]基于铁矿石载氧体的生物质化学链气化机理研究[J]. 郭万军,张海峰,葛晖骏,沈来宏. 热科学与技术. 2016(03)
[8]基于多升温速率法的典型生物质热动力学分析[J]. 田宜水,王茹. 农业工程学报. 2016(03)
[9]核桃壳催化热解特性及动力学实验研究[J]. 陈静升,郑化安,张生军,李学强,赵鹤翔,李瑶. 应用化工. 2014(12)
[10]北方地区典型生物质的热重分析及动力学研究[J]. 杨冬,陈清文. 燃烧科学与技术. 2014(04)
博士论文
[1]用于生物质焦油水蒸气重整的橄榄石载镍催化剂的研究[D]. 杨小芹.大连理工大学 2010
[2]生物质催化热解和气化的应用基础研究[D]. 李建芬.华中科技大学 2007
硕士论文
[1]生物质催化转化为燃料油工艺研究[D]. 曹辉.西安石油大学 2017
[2]秸秆热解能源化利用技术研究[D]. 王强胜.武汉轻工大学 2016
[3]生物质焦油催化重整制氢研究[D]. 刘爽.大连理工大学 2015
[4]食用菌培养基废弃物热解研究[D]. 余维金.中国林业科学研究院 2015
[5]小麦秸秆热解特性研究及其动力学分析[D]. 郭瑞轲.吉首大学 2014
[6]松木热解动力学及固定床气化产气特性研究[D]. 郝功涛.重庆大学 2012
[7]固定床中生物质气化过程研究[D]. 毛燕东.天津大学 2008
[8]生物质热解气化特性分析与试验研究[D]. 许敏.天津大学 2008
[9]生物质热解实验及动力学研究[D]. 刘辉.长沙理工大学 2008
[10]生物质热解机制和反应动力学研究[D]. 林木森.中国林业科学研究院 2007
本文编号：3476436
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