Ni-Zn/玄武岩催化剂松木催化气化实验研究
发布时间：2022-02-10 16:44
在当今这个能源短缺的时代,探索新能源和提高能源利用率是一个热点问题。利用大量且容易获得的林产废弃生物质进行催化气化反应,制取富氢燃气作为清洁燃料使用,是当下广泛研究的热点问题。就本领域国内外的研究进展而言,生物质气化领域主要的研究焦点是寻找高效的气化催化剂,提高气化气的产量以及热值。目前研究中存在的问题主要是:催化剂性能不稳定、易积碳或失活及气化过程产生的焦油难以净化或脱除。如何提高催化剂效率并更高效地进行焦油的脱除是目前生物质气化的研究热点。在此前提下,本文采用水热合成法,以玄武岩纤维作为催化剂载体,Ni、Zn作为催化剂助剂,制备了Ni-Zn/玄武岩复合催化剂,并通过自建的下吸式气化炉实验平台,研究了Ni-Zn/玄武岩复合催化剂在不同Ni、Zn离子负载量、水蒸气与生物质质量比（即气料比,S/B）、气化反应温度等实验条件下对生物质气化气组分的影响,同时还考察了复合催化剂的热稳定性。围绕以上内容,本文主要研究工作如下:（1）采用水热合成法制备工艺,将Ni、Zn离子负载于玄武岩纤维上,制备Ni-Zn/玄武岩复合催化剂,对催化剂进行扫描电镜形貌观察发现ZnO和NiO均可较好地附着在玄武岩纤维...
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
能源需求结构预测
内蒙古科技大学硕士学位论文-3-将显著增加。可再生能源的增长量占总增长量的40%，是能源总增长量中的主要组成部分，预测到2040年，世界能源最多样化的结构将出现。具体变化趋势如图1.2所示。图1.2能源需求结构预测放眼国内，目前我国的能源需求正处于一个由传统不可再生能源向新兴的可再生能源转型的时期，由于能源利用率的逐步提高，我国能源需求量年增长率将下降为1.5%，约为此前20年间年增长率的1/5-1/4；碳排放量将在2025年左右达到峰值100亿吨左右，在此之后将逐年下降[2]。具体情况如图1.3所示。图1.3我国能源需求年增长率及二氧化碳排放量预期变化
内蒙古科技大学硕士学位论文-16-图2.1Ni-Zn/玄武岩复合催化剂形成机理示意图为了强化NiO和ZnO的附着效果，实验前需要将玄武岩纤维剪成小段，放置并在盛有NaOH溶液的表面皿内，在超声清洗器中处理，使其充分分散并清洗掉纤维表面的油污，并对其表面腐蚀，增加粗糙度，以利于物料附着在玄武岩纤维表面。将少量的NaOH加入反应环境之中，可以促进硫酸镍NiSO4和乙酸锌Zn(Ac)2的水解，有利于反应的进行。2.2催化剂制备实验2.2.1原料与设备制备Ni-Zn/玄武岩复合催化剂所用到的材料主要有：二水合乙酸锌Zn(Ac)2·2H2O（AR，天津市化学试剂六厂），六水合硫酸镍NiSO4·6H2O（AR，天津市福辰化学试剂厂），氢氧化钠NaOH（AR，天津市百世化工有限公司），短切玄武岩纤维（四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司），所用水为去离子水（由实验室艾科制水机制得）。所用到的设备主要有：50ml规格带聚四氟乙烯内衬的高压水热反应釜，BPG-9070A型精密鼓风干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司），KQ-300E型超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）等。图2.2为催化剂制备实验中所用到的部分原料与设备的照片。（a）制备用试剂（b）电热鼓风干燥箱（c）超声清洗器（d）电子天平（e）真空干燥箱图2.2催化剂制备所用部分原料与设备照片
【参考文献】：
期刊论文
[1]木屑炭水蒸气催化气化制取合成气研究[J]. 宁思云,应浩,徐卫,尹航,朱立,贾爽. 太阳能学报. 2020(02)
[2]甲烷及水蒸气对生物质催化气化合成气和焦油的影响[J]. 沈亚兰,刘阳,俞海淼. 化工进展. 2019(03)
[3]Ni/C催化剂对生物质气化制氢的影响[J]. 汪大千,姚丁丁,杨海平,王贤华,陈汉平. 中国电机工程学报. 2017(19)
[4]玄武岩纤维/TiO2复合材料的制备及表征[J]. 汪靖凯,杭美艳,李可庆,杨文焕,张培育. 材料科学与工艺. 2017(02)
[5]白云石催化松木燃料棒水蒸气气化试验[J]. 牛永红,韩枫涛,张雪峰,王丽,许嘉,陈义胜. 农业机械学报. 2016(12)
[6]镍负载量对Ni/γ-Al2O3催化剂的影响及CO甲烷化性能研究[J]. 王煜炎,吴刚强,郎中敏,王亚雄. 化学工程与装备. 2016(12)
[7]玄武岩催化甲烷裂解制C2烃[J]. 王欣,罗学刚,张盼盼,陈叶. 精细化工. 2016(10)
[8]高温蒸汽松木颗粒富氢气化试验[J]. 牛永红,韩枫涛,陈义胜. 农业工程学报. 2016(03)
[9]镍负载量对Ni/MgO（111）催化甲烷二氧化碳重整反应性能影响[J]. 李琳,张露明,张煜华,李金林. 燃料化学学报. 2015(03)
[10]农林废弃物水蒸气催化气化动力学研究[J]. 江龙,胡松,孙路石,苏胜,徐朝芬,许凯,向军. 太阳能学报. 2015(01)
博士论文
[1]钙基添加剂强化生物质热解气化产氢特性及作用机制研究[D]. 张波.重庆大学 2016
[2]生物质催化气化定向制备合成气过程与机理研究[D]. 成功.华中科技大学 2012
[3]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]铜渣催化气化生物质与废塑料的特性研究[D]. 巴飞.昆明理工大学 2017
[2]MgO和CeO2对Ni/olivine催化剂蒸气转化甲苯的催化性能的影响研究[D]. 侯晓雪.郑州大学 2015
[3]陶瓷纤维、玄武岩纤维、聚苯硫醚纤维及聚醚醚酮纤维的分析鉴别方法的研究[D]. 来燕芳.东华大学 2014
[4]基于铈锆改性镍基催化剂的生物质催化气化实验研究[D]. 吕涛涛.华中科技大学 2012
[5]外循环径向移动床生物质催化气化制氢工艺研究[D]. 邹文俊.大连理工大学 2012
[6]木屑/木屑炭高温水蒸气气化制备合成气研究[D]. 涂军令.中国林业科学研究院 2012
[7]生物质高温水蒸气气化制备富氢燃气的研究[D]. 李琳娜.中国林业科学研究院 2011
本文编号：3619180
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
能源需求结构预测
内蒙古科技大学硕士学位论文-3-将显著增加。可再生能源的增长量占总增长量的40%，是能源总增长量中的主要组成部分，预测到2040年，世界能源最多样化的结构将出现。具体变化趋势如图1.2所示。图1.2能源需求结构预测放眼国内，目前我国的能源需求正处于一个由传统不可再生能源向新兴的可再生能源转型的时期，由于能源利用率的逐步提高，我国能源需求量年增长率将下降为1.5%，约为此前20年间年增长率的1/5-1/4；碳排放量将在2025年左右达到峰值100亿吨左右，在此之后将逐年下降[2]。具体情况如图1.3所示。图1.3我国能源需求年增长率及二氧化碳排放量预期变化
内蒙古科技大学硕士学位论文-16-图2.1Ni-Zn/玄武岩复合催化剂形成机理示意图为了强化NiO和ZnO的附着效果，实验前需要将玄武岩纤维剪成小段，放置并在盛有NaOH溶液的表面皿内，在超声清洗器中处理，使其充分分散并清洗掉纤维表面的油污，并对其表面腐蚀，增加粗糙度，以利于物料附着在玄武岩纤维表面。将少量的NaOH加入反应环境之中，可以促进硫酸镍NiSO4和乙酸锌Zn(Ac)2的水解，有利于反应的进行。2.2催化剂制备实验2.2.1原料与设备制备Ni-Zn/玄武岩复合催化剂所用到的材料主要有：二水合乙酸锌Zn(Ac)2·2H2O（AR，天津市化学试剂六厂），六水合硫酸镍NiSO4·6H2O（AR，天津市福辰化学试剂厂），氢氧化钠NaOH（AR，天津市百世化工有限公司），短切玄武岩纤维（四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司），所用水为去离子水（由实验室艾科制水机制得）。所用到的设备主要有：50ml规格带聚四氟乙烯内衬的高压水热反应釜，BPG-9070A型精密鼓风干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司），KQ-300E型超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）等。图2.2为催化剂制备实验中所用到的部分原料与设备的照片。（a）制备用试剂（b）电热鼓风干燥箱（c）超声清洗器（d）电子天平（e）真空干燥箱图2.2催化剂制备所用部分原料与设备照片
【参考文献】：
期刊论文
[1]木屑炭水蒸气催化气化制取合成气研究[J]. 宁思云,应浩,徐卫,尹航,朱立,贾爽. 太阳能学报. 2020(02)
[2]甲烷及水蒸气对生物质催化气化合成气和焦油的影响[J]. 沈亚兰,刘阳,俞海淼. 化工进展. 2019(03)
[3]Ni/C催化剂对生物质气化制氢的影响[J]. 汪大千,姚丁丁,杨海平,王贤华,陈汉平. 中国电机工程学报. 2017(19)
[4]玄武岩纤维/TiO2复合材料的制备及表征[J]. 汪靖凯,杭美艳,李可庆,杨文焕,张培育. 材料科学与工艺. 2017(02)
[5]白云石催化松木燃料棒水蒸气气化试验[J]. 牛永红,韩枫涛,张雪峰,王丽,许嘉,陈义胜. 农业机械学报. 2016(12)
[6]镍负载量对Ni/γ-Al2O3催化剂的影响及CO甲烷化性能研究[J]. 王煜炎,吴刚强,郎中敏,王亚雄. 化学工程与装备. 2016(12)
[7]玄武岩催化甲烷裂解制C2烃[J]. 王欣,罗学刚,张盼盼,陈叶. 精细化工. 2016(10)
[8]高温蒸汽松木颗粒富氢气化试验[J]. 牛永红,韩枫涛,陈义胜. 农业工程学报. 2016(03)
[9]镍负载量对Ni/MgO（111）催化甲烷二氧化碳重整反应性能影响[J]. 李琳,张露明,张煜华,李金林. 燃料化学学报. 2015(03)
[10]农林废弃物水蒸气催化气化动力学研究[J]. 江龙,胡松,孙路石,苏胜,徐朝芬,许凯,向军. 太阳能学报. 2015(01)
博士论文
[1]钙基添加剂强化生物质热解气化产氢特性及作用机制研究[D]. 张波.重庆大学 2016
[2]生物质催化气化定向制备合成气过程与机理研究[D]. 成功.华中科技大学 2012
[3]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]铜渣催化气化生物质与废塑料的特性研究[D]. 巴飞.昆明理工大学 2017
[2]MgO和CeO2对Ni/olivine催化剂蒸气转化甲苯的催化性能的影响研究[D]. 侯晓雪.郑州大学 2015
[3]陶瓷纤维、玄武岩纤维、聚苯硫醚纤维及聚醚醚酮纤维的分析鉴别方法的研究[D]. 来燕芳.东华大学 2014
[4]基于铈锆改性镍基催化剂的生物质催化气化实验研究[D]. 吕涛涛.华中科技大学 2012
[5]外循环径向移动床生物质催化气化制氢工艺研究[D]. 邹文俊.大连理工大学 2012
[6]木屑/木屑炭高温水蒸气气化制备合成气研究[D]. 涂军令.中国林业科学研究院 2012
[7]生物质高温水蒸气气化制备富氢燃气的研究[D]. 李琳娜.中国林业科学研究院 2011
本文编号：3619180
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