生物质催化裂解气化特性研究

发布时间：2022-02-21 21:19

　　以白松锯末为生物质原料，借助自制的二级固定床热解装置研究了生物质催化裂解的气化特性；利用实验数据分析了实验条件对表观活化能的影响；研究了催化剂以及实验条件对气体能产率的影响；建立了人工神经网络模型，对不同条件下的生物质催化裂解气化特性进行了预测。首先以价格较为低廉的两种多孔熟料（高铝质多孔熟料和粘土质多孔熟料）为催化剂，详细研究了气化介质、催化裂解温度、生物质原料粒径和催化剂粒径等条件对生物质催化裂解气化特性的影响。结果表明：无论是否通入水蒸汽，在相同的催化裂解温度下，高铝质多孔熟料的催化效果均优于粘土质多孔熟料；水蒸汽作为气化介质较氮气的气化效果好；提高催化裂解温度有利于生物质的催化裂解气化；原料粒径与气化特性有一定的关系，在实验条件下，粒径介于0.1¹mm的小颗粒生物质比大颗粒的效果好；就催化剂的粒径而言，在实验条件下，粒径为1³mm的催化剂的催化效果较好。其次建立了生物质气化焦油催化裂解反应动力学模型并求出动力学参数，从理论上对生物质催化裂解气化特性进行分析。结果表明：不催化时的表观活化能是三种实验条件下最高的。以多孔熟料作为催化剂时表... 

【文章来源】：石家庄铁道大学河北省

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 开发利用生物质能的意义
    1.2 生物质能的利用方法
    1.3 生物质催化裂解气化的国内外研究现状
        1.3.1 气化技术的国内外研究现状
        1.3.2 催化剂的国内外研究现状
    1.4 研究内容及主要创新点
        1.4.1 本研究的目的和意义
        1.4.2 主要研究内容
        1.4.3 本文的主要创新点
第二章 生物质催化裂解气化特性的实验研究
    2.1 生物质原料及催化剂
    2.2 实验装置和方法
        2.2.1 实验装置
        2.2.2 实验方法
        2.2.3 测试仪表
    2.3 催化裂解气化效果的评价方法
        2.3.1 产气率
        2.3.2 焦油转化率
    2.4 生物质催化裂解气化特性的实验研究
        2.4.1 催化剂对生物质催化裂解气化特性的影响
        2.4.2 水蒸汽对生物质催化裂解气化特性的影响
        2.4.3 催化裂解温度对生物质催化裂解气化特性的影响
        2.4.4 生物质原料粒径对生物质催化裂解气化特性的影响
        2.4.5 催化剂粒径对生物质催化裂解气化特性的影响
    2.5 本章小结
第三章 生物质气化焦油催化裂解反应动力学分析
    3.1 引言
    3.2 生物质气化焦油催化裂解反应动力学模型
        3.2.1 动力学基本表达式
        3.2.2 生物质气化焦油催化裂解反应动力学模型
        3.2.3 生物质气化焦油催化裂解反应动力学模型参数求解
    3.3 本章小结
第四章 催化剂微观结构与生物质催化裂解气化特性的关系
    4.1 引言
    4.2 生物质原料及催化剂
    4.3 实验装置和方法
        4.3.1 测试仪表
        4.3.2 气体能产率的定义及其测定方法
    4.4 不同催化剂作用下生物质气化特性研究
        4.4.1 多孔熟料的催化效果研究
        4.4.2 白云石的催化效果研究
        4.4.3 特种焦的催化效果研究
        4.4.4 三种催化剂的催化效果比较
    4.5 催化剂微观结构与生物质催化裂解气化特性的关联性
        4.5.1 催化剂使用前的微观形貌
        4.5.2 催化剂使用后的微观形貌
        4.5.3 催化剂微观结构对生物质催化裂解气化特性的影响
    4.6 本章小结
第五章 生物质催化裂解气化特性的数值模拟及预测
    5.1 引言
    5.2 人工神经网络的分类
    5.3 人工神经网络模型的建立
        5.3.1 神经网络模型的选择
        5.3.2 输入输出变量的选择
        5.3.3 隐含层和隐层节点个数的选择
        5.3.4 传递函数的选择
        5.3.5 学习速率
        5.3.6 算法的选择
        5.3.7 神经网络模型对生物质催化裂解气化特性的模拟及预测
    5.4 本章小结
第六章 结论和展望
    6.1 主要结论
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质炭催化裂解焦油的性能研究[J]. 尤占平,由世俊,李宪莉,焦永刚,韩鹏.  可再生能源. 2011(03)
[2]基于热化学平衡的生物质气化过程建模[J]. 李永华,仉国明,陶哲,余霞.  锅炉技术. 2010(05)
[3]生物质气化过程的热力学模型研究[J]. 闫桂焕,孙奉仲,孙荣峰,关海滨,姜建国,许敏.  农业机械学报. 2010(09)
[4]两种玉米秸秆热解过程动力学模型的比较[J]. 王通洲,高虹.  太阳能学报. 2010(04)
[5]生物质催化热解气化热重分析研究[J]. 肖军,沈来宏,邓霞,王泽明,仲晓黎.  太阳能学报. 2009(09)
[6]城市生活垃圾水蒸气催化热解的实验研究[J]. 罗思义,肖波,郭献军.  环境科学与技术. 2009(08)
[7]生物质流化床气化焦油析出特性的研究[J]. 陈汉平,杨海平,李斌,杨国来,王贤华,张世红.  燃料化学学报. 2009(04)
[8]稻草催化热解制取氢气的研究[J]. 张蕾,张磊,舒新前,冯剑,冉蓉,苑英英.  太阳能学报. 2009(06)
[9]镍基催化剂的制备及其对垃圾气化产氢的催化活性[J]. 贺茂云,肖波,胡智泉,刘石明,郭献军.  中国环境科学. 2009(04)
[10]稻秆热解及催化热解的试验研究[J]. 任强强,赵长遂.  太阳能学报. 2009(01)

博士论文
[1]生物质炭催化重整热解焦油技术研究[D]. 尤占平.天津大学 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



本文编号：3638056