微波诱导金属放电催化转化生物质焦油的研究

发布时间：2024-12-07 01:53

　　随着化石燃料的短缺和全球温室效应的不断恶化,发展可再生能源替代燃料已迫在眉睫,其中,生物质作为替代燃料的使用得到了迅猛地发展。热解、气化技术是将生物质转化为清洁燃料的最有前景的转化技术之一,然而,生物质热解气化除了获得有用的生物燃料之外,还会产生其他副产品,特别是可燃气体中的焦油,焦油的存在会限制生物燃气的后续利用,并且导致下游设备的污染、管路堵塞和腐蚀问题。因此,焦油的脱除对生物质热解/气化过程至关重要,目前还没有高效的脱除方式,因此亟待深入研究。微波与金属相互作用能够诱发放电现象并伴随产生等离子体与光催化效应,本文充分利用以上两种效应建立了一种高效催化转化焦油的方法。本文采用甲苯作为生物质焦油模型化合物,主要研究微波金属放电条件下甲苯的裂解、水蒸气重整及光催化降解特性,重点考察电极类型、气体流量、甲苯浓度、反应时间、水炭比(S/C)、锐钛矿型Ti02光催化剂等对甲苯转化效率和反应路径的影响。实验得出以下重要结论:微波诱导金属钨电极放电效果最佳,可以有效地将甲苯裂解为有用的气体(H2,C2H2,CH4)和固体碳,转化效率均在90%以上。载气流速、甲苯浓度以及反应时间均会对甲苯的裂解效率...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１实验装置流程示意图??

输出微波功率为０－９００Ｗ。虽然微波炉功率可自由调节，但是为了保证放??电过程持续稳定，所以试验时选择最大的微波功率９００Ｗ。反应器形状大小以及??金属的布置方式如图２．?２所示，根据反应器大小均匀布置了?１８根金属针（统一??直径为１ｍｍ，长３０ｍｍ，?—头磨尖）。??甲苯在反....

图２．２?（ａ）石英反应器；（ｂ）金属布置方式??

?拉惊?色谱麟联敝??图２．１实验装置流程示意图??微波金属放电裂解系统由微波炉、装有石英砂的密封石英反应器和固定在石??英砂中的金属条组成，微波炉为商用家用微波炉（Ｍｉｄｅａ，?Ｍ３－Ｌ２３３Ｃ），频率为２．４５??ＧＨｚ，输出微波功率为０－９００Ｗ。虽然微波炉功率可自由调节，....

图２．?３?Ｉｓ时间内微波辐照下金属的放电过程??

ｍｍ）作为电极以实现一个快速点火、相对稳定和可持续的放电过程。优化??放电过程能维持３０分钟以上，最长能达到６０分钟，且放电后没有明显的电??态变化，一旦微波功率停止并重新启动，就能迅速再次放电。这些特性显示??波诱导钨金属放电工业应用的巨大潜力，微波钨放电系统可以实现在不破坏?....

图２．?４金属种类与甲苯转化率的关系（甲苯?图２．?５不同金属种类条件下产物成分对比??浓度１４０ｇ／Ｎｍ３，氩气流量４００ｍｌ／ｍｉｎ?）?（甲苯浓度１４０ｇ／Ｎｍ３，氩气流量４００ｍｌ／ｍｉｎ）??

裂解效率也较低。Ｗ由于其功函数适中，熔点高，蒸发率低，因此钨电极具有??稳定的放电过程和最佳的裂解效率。微波诱导金属放电裂解甲苯后的主要气体产??物为Ｈ２、Ｃ２Ｈ２和ＣＨ４，图２．?５显示了不同电极裂解甲苯后的气体产物组成，由??图２．５可知，铝电极裂解甲苯后气体产物中Ｈ２含量最....

本文编号：4014606