生物质气化焦油催化裂解技术研究

发布时间：2022-07-27 14:46

　　焦油已经成为制约生物质气化技术发展的瓶颈。针对如何高效利用生物质气化焦油的问题,结合HZSM-5催化剂的催化温度相对较低,以及低Si/Al比的HZSM-5有利于提高烯烃产率的特点,本文提出了在较低温度下焦油催化裂解制备可燃气的技术路线。以HZSM-5作为催化剂,负载金属及助剂对其进行改性,并用不同硅铝比（25,50,80,360）的HZSM-5进行调配,通过对比分析焦油的转化率、催化裂解积碳率及气体产物的成分、含量和热值,考察催化剂表面Ni和MgO的负载量、反应温度和液时空速等因素对反应的影响,获得最优化的工艺参数和高热值气体产物。并结合催化剂的XRD、TPD等表征,来解释催化裂解机理。该路线克服了其他生物质气化焦油催化裂解技术中反应温度高,气体产物热值低的弊端,提高了经济性和能源利用率。以Si/Al=25的HZSM-5为载体,制备Ni/HZSM-5催化剂,发现Ni负载量为6 wt%时,Ni/HZSM-5催化剂活性最高,该反应最优工况为:反应温度500℃,液时空速0.65 h^-1。但是由于催化剂酸性较强,在仅负载Ni的情况下催化裂解积碳率偏高,导致催化剂快速失活。... 

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 生物质气化简介
    1.3 生物质气化焦油的理化性质及危害
        1.3.1 焦油的理化性质
        1.3.2 焦油形成机理
        1.3.3 焦油的危害
    1.4 生物质气化焦油热解动力学
        1.4.1 实验仪器及条件
        1.4.2 焦油的热解特性分析
        1.4.3 焦油的FT-IR分析
        1.4.4 焦油热解动力学分析
    1.5 生物质气化焦油的去除方法
        1.5.1 物理法除焦
        1.5.2 热化学法除焦
        1.5.3 生物去除法
    1.6 课题来源
    1.7 研究内容和方法
第二章 实验部分
    2.1 实验仪器
    2.2 实验原料及试剂
        2.2.1 实验原料
        2.2.2 焦油的预处理
        2.2.3 实验试剂
    2.3 催化剂的制备及评价方法
        2.3.1 催化剂的制备
        2.3.2 催化剂的评价装置与方法
    2.4 催化剂表征
        2.4.1 程序升温还原（TPR）
        2.4.2 电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）
        2.4.3 X射线衍射（XRD）
        2.4.4 程序升温脱附（TPD）
        2.4.5 BET比表面积测试法
    2.5 产物分析
        2.5.1 气体分析方法
        2.5.2 液体分析法
        2.5.3 催化剂积碳分析
第三章 Ni/HZSM-5 催化裂解生物质焦油的研究
    3.1 Ni负载量对反应的影响
        3.1.1 焦油的转化率
        3.1.2 催化裂解积碳率
        3.1.3 气体产物及热值
    3.2 温度对反应的影响
        3.2.1 焦油的转化率
        3.2.2 催化裂解积碳率
        3.2.3 气体产物及热值
    3.3 液时空速对反应的影响
        3.3.1 焦油转化率
        3.3.2 催化裂解积碳率
        3.3.3 气体产物及热值
    3.4 催化剂表征
    3.5 本章小结
第四章 Ni-MgO/HZSM-5 催化裂解生物质焦油的研究
    4.1 MgO的负载量对反应的影响
        4.1.1 焦油的转化率
        4.1.2 催化裂解积碳率
        4.1.3 气体产物及热值
    4.2 温度对反应的影响
        4.2.1 焦油的转化率
        4.2.2 催化裂解积碳率
        4.2.3 气体产物及热值
    4.3 液时空速对反应的影响
        4.3.1 焦油的转化率
        4.3.2 催化裂解积碳率
        4.3.3 气体产物及热值
    4.4 催化剂表征
    4.5 本章小结
第五章 不同Si/Al比的HZSM-5 改性催化裂解生物质焦油的研究
    5.1 不同Si/Al比的Ni/HZSM-5 催化剂对反应的影响
        5.1.1 焦油的转化率
        5.1.2 催化裂解积碳率
        5.1.3 气体产物及热值
        5.1.4 催化剂表征
    5.2 不同Si/Al比的Ni-MgO/HZSM-5 催化剂对反应的影响
        5.2.1 焦油的转化率
        5.2.2 催化裂解积碳率
        5.2.3 气体产物及热值
        5.2.4 催化剂表征
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 研究结论
    6.2 研究展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[7]生物质或煤气化焦油脱除研究进展[J]. 杜卡帅,杨国华,于春令.  环境工程. 2011(06)
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[9]生物质气化焦油催化裂解研究[J]. 李双明,于春令,刘章科,李宁.  中国水运(下半月). 2011(04)
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博士论文
[1]生物质气化与燃气轮机燃烧集成发电实验与模拟研究[D]. 兰维娟.天津大学 2013

硕士论文
[1]基于生物质合成气的焦油和低碳烃水蒸气重整转化研究[D]. 卢雯.浙江大学 2012
[2]生物质气化燃气焦油联合脱除工程优化研究[D]. 武英杰.华北电力大学 2012
[3]凹凸棒石黏土催化裂解生物质气化焦油[D]. 石莹.合肥工业大学 2009



本文编号：3665647