褐煤超临界水催化气化制甲烷

发布时间：2024-01-30 02:57

　　超临界水气化是生物质气化的新型气化技术,可以实现高含水率生物质的高效气化。目前生物质超临界水气化的目标产物主要是以制取氢气为主,但是氢气的危险性比甲烷大得多,且甲烷比氢气易于液化、能量含量高、便于运输和使用。本文以云南昭通褐煤为原料,以制甲烷为目的,在间歇反应釜中利用褐煤在超临界水中气化进行了研究,得到最佳产甲烷的条件,同时提出以褐煤在超临界水中气化产生的氢气作为氢源对反应产生的液体产物进行直接液化加氢,实现产生甲烷燃料气体和高品质油的最终目的的展望。研究主要内容有：(1)对昭通褐煤进行破碎、筛分预处理,通过工业分析和元素分析,得到原料特性；(2)通过改变反应釜内水的含量,对釜内温度和压力随时间变化进行研究,以了解设备特性；(3)研究反应停留时间、水煤比、温度、催化剂与水煤比对气体组分组成、气体产量及气化效率和碳气化效率的影响情况；(4)研究碱性催化剂KOH、 K2CO3、Na2CO3、Ca(OH)2,金属氯化物催化剂ZnCl2、FeCl3、CuCl2、AlC13对气体组分组成、气体产量及气化效率和碳气化效率的影响情况；(5)对反应液相产物进行萃取处理,利用气质联用进行表征,定性分析其...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
前言
第一章 文献综述
    1.1 天然气能源及其危机
    1.2 褐煤及其气化
    1.3 超临界水的特性及超临界水生物质气化优势
        1.3.1 超临界水的特性
        1.3.2 超临界水生物质气化优势
    1.4 超临界水生物质及褐煤气化的反应机理
        1.4.1 超临界水生物质气化的反应机理
        1.4.2 褐煤的结构及特性
        1.4.3 褐煤气化热解过程的化学反应
        1.4.4 褐煤超临界水气化反应机理
            1.4.4.1 总反应流程
            1.4.4.2 蒸汽重整、热解反应
            1.4.4.3 燃烧反应
    1.5 超临界水生物质气化的影响因素
        1.5.1 生物质种类
        1.5.2 进料浓度、温度、压力
        1.5.3 停留时间
        1.5.4 催化剂
        1.5.5 加热速率
        1.5.6 反应器类型
        1.5.7 水的密度
        1.5.8 氧化剂
        1.5.9 其它因素
    1.6 超临界水生物质气化规模化工艺探索
    1.7 存在的问题
    1.8 论文的研究内容和意义
        1.8.1 研究内容
        1.8.2 研究意义
    1.9 小结
第二章 实验装置及方法
    2.1 实验主体装置
    2.2 实验仪器及药品
    2.3 实验样品及预处理
    2.4 技术路线及分析方法
        2.4.1 技术路线
        2.4.2 气体分析
    2.5 小结
第三章 反应装置特性及气化影响因素研究
    3.1 反应装置特性
    3.2 气化影响因素
        3.2.1 停留时间
        3.2.2 水煤比
        3.2.3 温度
        3.2.4 催化剂
    3.3 小结
第四章 催化剂的选择
    4.1 碱性催化剂
    4.2 金属氯化物催化剂
    4.3 最佳催化剂选择与比较
    4.4 超临界水气化与普通气化比较
    4.5 小结
第五章 液体产物分析
    5.1 分析方法
        5.1.1 分析步骤
        5.1.2 分析仪器及条件
    5.2 分析结果
    5.3 小结
第六章 固体产物分析结果
    6.1 分析方法
    6.2 分析结果
        6.2.1 拍照分析结果
        6.2.2 扫描电镜分析结果
    6.3 小结
第七章 结论及展望
    7.1 研究结论
    7.2 展望
致谢
参考文献
附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文
附录B 攻读硕士学位期间参与的科研项目
附录C 附图



本文编号：3889362