双循环反应系统中麦饭石催化提质生物质热解挥发分
发布时间：2021-11-26 06:22
以麦饭石作为催化提质床料,在双循环反应系统中进行了生物质快速热解挥发分的催化提质实验,考察了麦饭石提质床料、催化提质温度和提质循环速率对生物质快速热解产物的影响。和石英砂相比,麦饭石催化提质降低了焦油产率,但提高了焦油中轻质焦油的相对含量。同时,麦饭石促使生物油中的氧元素以H2O、CO和CO2的形式脱除,且主要以H2O和CO的形式脱除,使焦油中烃类、酚类含量显著增大,酸类、酮类物质含量显著降低。催化提质温度升高更有利于焦油中的氧以H2O和CO形式脱除,焦油中烃类相对含量随提质温度升高而增加,而酸、酯、酮类含量降低。提高催化提质循环速率,焦油中轻质组分相对含量增加,但焦油中烃类、酚类相对含量均降低。在提质温度520℃,提质循环速率5.5kg/h时,提质油品质较好,轻质焦油含量较高,酚类物质相对含量可达到46.37%。
【文章来源】：化工进展. 2020,39(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
提质床料对焦油中CH2Cl2可溶物各组分的相对含量分布的影响
双循环反应系统主要由三个反应器组成，即流化床快速热解反应器、移动床提质反应器和提升管燃烧器。这三个反应器形成了两个平行的循环回路，即热解-燃烧循环和提质-燃烧循环。热解-燃烧循环以小颗粒石英砂为床料，提质-燃烧循环以大颗粒麦饭石为床料，可以实现生物质快速热解和热解挥发分的催化提质与产气净化，热解生成的半焦和提质后催化剂上的积碳在提升管燃烧器中烧掉，实现催化剂的再生。双循环反应系统原理见图1。双循环反应系统实验装置如图2所示。热解器是一个鼓泡流化床，下部反应区内径56mm，高80mm，上部反应区内径98mm，高190mm。提质器是一个气-固错流径向移动床，内径28mm、外径100mm、高250mm。燃烧器是一个快速流化床，内径28mm，高2600mm。经燃烧器再生后的循环热载体进入颗粒分级器，通入分级气使分级气速高于细颗粒终端速度且低于粗颗粒终端速度，从而实现颗粒的高效分离。所有反应器均由310S不锈钢制成，外部设有多个独立控温的加热炉来补偿热损失，粗细颗粒的循环速率由两个旋转阀独立控制[12]。
双循环反应系统实验装置如图2所示。热解器是一个鼓泡流化床，下部反应区内径56mm，高80mm，上部反应区内径98mm，高190mm。提质器是一个气-固错流径向移动床，内径28mm、外径100mm、高250mm。燃烧器是一个快速流化床，内径28mm，高2600mm。经燃烧器再生后的循环热载体进入颗粒分级器，通入分级气使分级气速高于细颗粒终端速度且低于粗颗粒终端速度，从而实现颗粒的高效分离。所有反应器均由310S不锈钢制成，外部设有多个独立控温的加热炉来补偿热损失，粗细颗粒的循环速率由两个旋转阀独立控制[12]。每次实验前，将2.7kg细床料（粒径为0.15～0.25mm）和4.5kg粗床料加入到装置中。细床料循环速率为5.0kg/h，粗床料循环速率为5.5～6.7kg/h。开启各个加热炉进行加热，调节热载体旋转阀以空气作为提升气和分级气进行热载体循环。待系统温度达到设定温度并趋于稳定后，将流化空气切换成N2，除尽热解器中的空气，然后开始进料。每次实验加入约180～200g的生物质。产气通过一个列管式循环水冷凝管和3个玻璃冷凝管（-10℃）冷却后，再经过5个装有CH2Cl2的洗瓶（-10℃）。不凝气经过脱脂棉过滤，经湿式流量计计量气体产品总体积，产气进一步通过硅胶干燥后用气相色谱采样分析，由此可得到产气中各组分产率。反应结束后，装置继续运行1h烧掉半焦和积碳。待装置冷却后，用CH2Cl2溶剂清洗冷凝管和收集瓶，得到的所有液体过滤后，滤液静置分层得到油相和水相油相减压旋蒸除去CH2Cl2后得到CH2Cl2可溶物（Tar1）。水相用甲苯共沸法可测得热解水的量，由水相质量和热解水质量相减得到水溶有机物（Tar2）的质量。然后用四氢呋喃（THF）清洗CH2Cl2洗涤后的冷凝管和收集瓶，所得液体过滤后，减压旋蒸除去THF溶剂得到沥青质（Tar3）。焦油质量为CH2Cl2可溶物、水溶有机物和沥青质质量之和，而液体质量为焦油和热解水的质量之和。产物产率以干燥无灰基原料为基准。
【参考文献】：
期刊论文
[1]停留时间对低阶煤快速热解产物分布、组成及结构的影响[J]. 张俊杰,徐绍平,王光永,杨怀天. 化工进展. 2019(03)
[2]HZSM-5催化条件下反应温度对热解油品质影响规律[J]. 李萍,王丽红,司慧,王一青. 化工进展. 2018(09)
[3]Fe、Co、Cu改性HZSM-5催化热解制备生物油试验[J]. 李小华,王嘉骏,樊永胜,刘莎,蔡忆昔. 农业机械学报. 2017(02)
[4]不同分子筛催化剂对生物质快速热裂解气的原位催化转化的比较[J]. 张引弟,范浙永,楼辉. 浙江大学学报(理学版). 2016(01)
[5]高铝矾土及负载生物质灰典型组分对城市污泥催化热解制油的影响[J]. 孙宇,董新新,张亚,左武,黄亚继,金保昇. 东南大学学报(自然科学版). 2015(02)
[6]内循环串行流化床生物质催化热解试验研究[J]. 叶江明,潘其文,张会岩,王邓惠,何光莹,肖睿. 动力工程学报. 2011(03)
博士论文
[1]固载体法生物质催化气化及合成气甲烷化研究[D]. 王光永.大连理工大学 2017
硕士论文
[1]天然矿物质在煤/生物质热解过程中对硫转化行为的影响及机理[D]. 赵树光.山西师范大学 2014
本文编号：3519574
【文章来源】：化工进展. 2020,39(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
提质床料对焦油中CH2Cl2可溶物各组分的相对含量分布的影响
双循环反应系统主要由三个反应器组成，即流化床快速热解反应器、移动床提质反应器和提升管燃烧器。这三个反应器形成了两个平行的循环回路，即热解-燃烧循环和提质-燃烧循环。热解-燃烧循环以小颗粒石英砂为床料，提质-燃烧循环以大颗粒麦饭石为床料，可以实现生物质快速热解和热解挥发分的催化提质与产气净化，热解生成的半焦和提质后催化剂上的积碳在提升管燃烧器中烧掉，实现催化剂的再生。双循环反应系统原理见图1。双循环反应系统实验装置如图2所示。热解器是一个鼓泡流化床，下部反应区内径56mm，高80mm，上部反应区内径98mm，高190mm。提质器是一个气-固错流径向移动床，内径28mm、外径100mm、高250mm。燃烧器是一个快速流化床，内径28mm，高2600mm。经燃烧器再生后的循环热载体进入颗粒分级器，通入分级气使分级气速高于细颗粒终端速度且低于粗颗粒终端速度，从而实现颗粒的高效分离。所有反应器均由310S不锈钢制成，外部设有多个独立控温的加热炉来补偿热损失，粗细颗粒的循环速率由两个旋转阀独立控制[12]。
双循环反应系统实验装置如图2所示。热解器是一个鼓泡流化床，下部反应区内径56mm，高80mm，上部反应区内径98mm，高190mm。提质器是一个气-固错流径向移动床，内径28mm、外径100mm、高250mm。燃烧器是一个快速流化床，内径28mm，高2600mm。经燃烧器再生后的循环热载体进入颗粒分级器，通入分级气使分级气速高于细颗粒终端速度且低于粗颗粒终端速度，从而实现颗粒的高效分离。所有反应器均由310S不锈钢制成，外部设有多个独立控温的加热炉来补偿热损失，粗细颗粒的循环速率由两个旋转阀独立控制[12]。每次实验前，将2.7kg细床料（粒径为0.15～0.25mm）和4.5kg粗床料加入到装置中。细床料循环速率为5.0kg/h，粗床料循环速率为5.5～6.7kg/h。开启各个加热炉进行加热，调节热载体旋转阀以空气作为提升气和分级气进行热载体循环。待系统温度达到设定温度并趋于稳定后，将流化空气切换成N2，除尽热解器中的空气，然后开始进料。每次实验加入约180～200g的生物质。产气通过一个列管式循环水冷凝管和3个玻璃冷凝管（-10℃）冷却后，再经过5个装有CH2Cl2的洗瓶（-10℃）。不凝气经过脱脂棉过滤，经湿式流量计计量气体产品总体积，产气进一步通过硅胶干燥后用气相色谱采样分析，由此可得到产气中各组分产率。反应结束后，装置继续运行1h烧掉半焦和积碳。待装置冷却后，用CH2Cl2溶剂清洗冷凝管和收集瓶，得到的所有液体过滤后，滤液静置分层得到油相和水相油相减压旋蒸除去CH2Cl2后得到CH2Cl2可溶物（Tar1）。水相用甲苯共沸法可测得热解水的量，由水相质量和热解水质量相减得到水溶有机物（Tar2）的质量。然后用四氢呋喃（THF）清洗CH2Cl2洗涤后的冷凝管和收集瓶，所得液体过滤后，减压旋蒸除去THF溶剂得到沥青质（Tar3）。焦油质量为CH2Cl2可溶物、水溶有机物和沥青质质量之和，而液体质量为焦油和热解水的质量之和。产物产率以干燥无灰基原料为基准。
【参考文献】：
期刊论文
[1]停留时间对低阶煤快速热解产物分布、组成及结构的影响[J]. 张俊杰,徐绍平,王光永,杨怀天. 化工进展. 2019(03)
[2]HZSM-5催化条件下反应温度对热解油品质影响规律[J]. 李萍,王丽红,司慧,王一青. 化工进展. 2018(09)
[3]Fe、Co、Cu改性HZSM-5催化热解制备生物油试验[J]. 李小华,王嘉骏,樊永胜,刘莎,蔡忆昔. 农业机械学报. 2017(02)
[4]不同分子筛催化剂对生物质快速热裂解气的原位催化转化的比较[J]. 张引弟,范浙永,楼辉. 浙江大学学报(理学版). 2016(01)
[5]高铝矾土及负载生物质灰典型组分对城市污泥催化热解制油的影响[J]. 孙宇,董新新,张亚,左武,黄亚继,金保昇. 东南大学学报(自然科学版). 2015(02)
[6]内循环串行流化床生物质催化热解试验研究[J]. 叶江明,潘其文,张会岩,王邓惠,何光莹,肖睿. 动力工程学报. 2011(03)
博士论文
[1]固载体法生物质催化气化及合成气甲烷化研究[D]. 王光永.大连理工大学 2017
硕士论文
[1]天然矿物质在煤/生物质热解过程中对硫转化行为的影响及机理[D]. 赵树光.山西师范大学 2014
本文编号：3519574
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