玉米秸秆催化热解制取富氢气体

文章利用管式炉反应器研究了12种催化剂对玉米秸秆热解制取富氢气体的影响,并结合气相、固相、液相产物的特性以及催化剂表征探究了物质的迁移转化规律。研究结果表明：添加10%Ni/CaO-sg的实验组达到了最佳效果,热解气产率从无催化热解时的27.8%提升至46.5%,H₂产量从53.7 mL/g上升至142.0 mL/g,H₂所占比例也从24.2%上升至32.1%;在CaO主剂的催化作用下,原料的无序性热解反应进行得更加充分,热解炭产率降低,进而在负载镍的10%Ni/CaO-sg催化作用下,热解油中的重组分芳香烃类化合物裂解成较轻的酚类,同时烷烃和烯烃含量增多,这些反应均促使热解气产率增加及氢气产量的提升。     

生物质催化气化制取富氢气体实验研究

以麦秸为对象,采用管式气化炉进行生物质蒸汽气化制取富氢气体实验研究.在非催化气化实验基础上,选取NiO、纯Fe粉以及橄榄石(FeMg)2:SiO4这3类催化剂来提高氢含量.实验结果表明,气化反应温度在700～950℃范围内,氢体积浓度达到45%以上,添加Fe时达到了60%以上.非催化时,氢产率达到60g/(kg麦秸);添加催化剂时,Fe粉催化效果最好,最大产氢率达到119g/(kg麦秸);NiO次之,相比非催化时可提高40%;而橄榄石催化作用明显低于前两者.另外随着气化温度提高,3种催化剂的催化作用均增强.     

稻草催化热解制取氢气的研究

利用自制的热解反应炉,选取陕西汉中稻草为原料,以MnO2、Al2O3、MgO这3种金属氧化物为催化剂,进行了一系列催化热解制备氢气的研究,并采用气相色谱对氢气进行分析.实验着重研究了不同催化剂以及不同催化剂添加量对氢气浓度和产量的影响.结果表明:添加0.1%的Al2O3、MgO、MnO2作为催化剂,各个温度段的氢气产量均有不同程度的提高,催化活性为氧化镁>氧化铝>氧化锰,催化剂的添加量对于稻草热解产氢的浓度和产量也有直接影响.     

水蒸气气氛下生物质热解制取富氢气体试验研究

以水蒸气为流化气在鼓泡流化床中进行木屑的热解特性研究,考察一些主要参数[如热解温度、生物质颗粒粒径、水蒸气/生物质(S/B)]对产气率和目标气体(H2,CO)产率的影响.试验结果表明,提高热解温度和降低生物质颗粒粒径有利于气体的产生;在热解过程中加入水蒸气,能提高气体产率,但是水蒸气的引入量有一个最佳值.本试验中产气率和H2,CO的产率都随着S/B的增加先上升后降低,适宜的S/B为2～2.5.     

湿牛粪在固定床反应器内热解制富氢气体参数研究

为探索湿牛粪热解气化制富氢气体的参数,以湿牛粪为研究对象,在固定床反应器内采用单因素试验法,对不同温度、水分质量分数、升温速率和进料温度条件下,热解气产率、H_2产率、热解气成分、热值和碳转化率的变化进行实验研究和分析。结果表明:随着温度的升高和水分质量分数的增加,H_2容积百分含量、热解气产率和热值增大;当反应温度从700℃升至900℃时,H_2容积百分含量从35.99%增至49.19%,单位干物质产气量从277.37 mL/g增至924.26 mL/g,气体的热值从3681.58 kJ/m~3增至6167.56 kJ/m~3。升温速率和进料温度对H_2容积百分含量和产气率的影响不明显,在不同升温速率和进料温度条件下,H_2容积百分含量波动幅度较小。     

生物质二级固定床催化热解制取富氢燃气

针对二级固定床反应器(第一级是热解反应器,第二级是催化反应器),以制取富氢燃气为目标,分别采用稻壳、秸秆、锯末为原料,重点考察了固定床催化反应器在不同反应条件下对产气量、产氢率和焦油含量的影响.与一级热解反应相比,在催化反应器温度为750℃时,稻壳热解的产气量提高了22%,氢气的体积含量提高了50.3%;通过使用煅烧白云石和镍基催化剂,稻壳热解的产气量提高了36.6%,氢气的体积含量提高了76.2%.催化反应器温度为815℃时,秸秆和锯末的热解实验结果与温度为750℃时具有相同的趋势,且催化固定床能够有效降低燃气中焦油的含量,可降至原来含量的1%.催化剂负载量和燃气空速对产气量和氢气浓度都有影响.催化剂负载量为生物质送料量的30%、燃气空速为0.9×104h-1时,实验结果相当满意.     

串行流化床生物质气化制取富氢气体模拟研究

利用串行流化床技术将生物质热解气化和燃烧过程分开,气化反应器和燃烧反应器之间通过灰渣进行热量传递,实现了自供热下生物质气化制氢.利用Aapen Plus软件模拟制氢过程,通过比较单反应器生物质气化的模拟结果和实验结果,验证了模拟研究的可行性.重点研究串行流化床中非催化气化与CaCO3作用下的气化过程,探讨了气化温度、蒸汽与生物质的质量配比(S/B)对制氢的影响,为今后开展生物质气化制氢试验提供了理论参考.结果表明:对应不同气化温度,S/B都存在一个最佳值,且随着温度升高其值减小.当气化温度低于750℃时,添加CaCO3可大幅提高氢产率,气化温度为700℃且在S/B约为0.9时氢产率最大,达43.7 mol·(kg生物质)-1(干燥无灰基),比同温度下非催化气化提高了20.3%.随着气化温度升高,CaCO3促进作用减弱.     

基于响应面法的湿牛粪与稻草共热解产富氢燃气研究

采用Box-Benhnken试验方法,以稻草添加比例、热解温度、升温速率为自变量建立湿牛粪与稻草共热解过程中总产气率、H_2产率和燃气热值的响应面模型,并基于模型深入分析各自变量对响应值的影响与作用规律。结果表明,3个响应值的方差统计量均小于0.01,差异性高度显著,即响应面模型能准确描述各自变量与响应值之间的映射关系;热解温度的升高和升温速率的增大有利于提高总产气率和H_2产率,但燃气热值有一定减小,而随稻草添加比例的增大,总产气率和H_2产率相应减小且同时燃气热值增大;从操作因素对响应值影响的差异性水平来看,3个操作因素对总产气率和H_2产率作用的差异性显著程度为:热解温度稻草添加比例升温速率,而对燃气热值则为:稻草添加比例升温速率热解温度。     

污泥热解残渣水蒸气气化制取富氢燃气

采用固定床反应器,进行了污泥热解残渣水蒸气气化制取富氢燃气的研究。考察了反应温度、固相停留时间、水蒸气流量及催化剂对气化效果及气体产物组成的影响。结果表明:随着反应温度的升高,气体产率由0.096 7 m3/kg逐渐增加到0.460 0 m3/kg,燃气中H2含量由17.87%逐渐增加到52.44%;在最佳固相停留时间为15min时,气体产率达到0.540 m3/kg;最佳水蒸气流量为1.19 g/min,此时产气量达到最大值0.61 m3/kg,H2含量为64.7%;添加催化剂有利于气体中H2含量的提高。     

生物质流化床催化气化制取富氢燃气

以流化床和固定床为反应器，以制取富氢燃气为目标，对生物质催化气化进行了研究。实验所用催化剂为白云石和镍基催化剂。白云石作为流态化催化剂在流化床内使用；镍基催化剂在流化床出口的固定床反应器内使用。重点研究了不同固定床反应条件对气体和氢产率的影响。固定床反应条件为：温度，650～850℃，催化剂质量空速，2．68～10．72h^-1。在催化反应器出口，H2体积平均含量超过50％，CH4含量降低50％左右，C2组分降低到1％以下。在实验条件范围内，最高气体产率可以达到3．31Nm^3／kg biomass，最高氢产率可达到130．28g H2／kg biomass，对镍基催化剂350min的寿命测试表明，该系统具有较稳定的操作性能。     

松木锯屑CO2-水蒸气气化制取富氢气体工艺条件的试验研究

以CO2-水蒸气为气化剂,松木锯屑为原料,进行热解气化试验.研究了气化温度、水蒸气添加量、催化剂添加量对产氢率的影响.在650-850℃范围内,H2含量从12.38％增加到21.92％,增长了9.54％.在0-2.5kg/h水蒸气添加量范围内,H2含量从12.07％增加到17.98％.但过量水蒸气的加入会导致反应器内温度下降,不利于制氢反应.CaO作为催化剂,当其含量为0～3％时,气化气中氢气含量上升约10％.但当其含量大于4％时,氢气含量下降较大.     

甲酸催化反应制取氢气

以甲酸为原料制取氢气,考察了镍作为甲酸制氢催化剂活性组分的可行性以及镁和镧作为助催化剂的抗析碳作用.利用溶胶凝胶法制备了不同活性组分的催化剂,通过活性测试得出最佳的催化剂组成(质量分数):氧化镍11.7%,氧化镁1.0%,氧化镧1.5%.利用正交实验得出甲酸催化制氢的适宜条件:水酸质量比为1.4,液空速36h-1,床层温度270℃.将一氧化碳的两段变换用于甲酸制氢,达到了降低一氧化碳浓度,提高氢纯度的目的.     

基于废塑料制取活性炭对煤热解的催化动力学特性

以废塑料与生物质为原料,以K₂CO₃为活化剂,制取活性炭,并考察活性炭对煤热解的催化效果。结果显示：加入活性炭催化剂的各组在活化能以及失重量的表现上均优于不加入活性炭催化剂的表现。与原料∶活化剂=1∶2的样品相比,加入原料∶活化剂=1∶1的活性炭样品对原煤催化热解的分解率和活化能更优。热解过程中,AC-6表现的性能最好。综合表现方面,AC-1 (废塑料∶玉米秸秆∶活化剂=2∶5∶7)表现出最好的特性,失重速率上升最快,与平均值相比上升了21%;活化能表现方面,较平均值下降约18%。     

日本用垃圾制取氢气

日本北里一大学教授最近用生活垃圾制取出氢气作燃料电池的原料。据报道 ,他是将一种厌气性细菌“梭菌ＡＭ2 1Ｂ”与粉碎的剩菜、鱼骨等生活垃圾混合在一起 ,在 37摄氏度下获得氢气。实验结果 ,每公斤生活垃圾可获氢气 48升。取出氢气后的垃圾呈浆糊状 ,几乎没有臭味 ,可作农田堆肥。另外 ,能制取氢气的生活垃圾循环利用设备也已研制成功日本用垃圾制取氢气@李海     

碳酸盐作用下生物质热裂解制富氢气体

以杉木屑为原料,Li_2CO_3-Na_2CO_3-K_2CO_3(LNK)为热介质和催化剂进行生物质热裂解制富氢气体的研究,考察金属氧化物、镍盐、载气流量和反应温度等参数对H_2产率及气体组成分布的影响。研究表明:金属氧化物能促进氢气生成,Co_2O_3作用下H_2产率和气体总产率最高,为285.0和644.0 mL/g;镍盐中Cl~-对H_2生成的促进效果优于SO_4~(2-);载气流量为43.6 L/h时H_2产率和可燃气产率最高,为357.0和525.0 mL/g;高温利于H_2生成,反应温度为565.0℃时H_2体积浓度达到96.9%。本研究为生物质热裂解制富氢气体提供参考。     

长庆石化氢资源优化及富氢气体回收

随着汽(柴)油产品质量升级,炼厂加氢精制和加氢裂化装置加工能力随之扩大,使得炼厂对氢气的需求不断增加,对氢气平衡的重视程度不断提高。对长庆石化现阶段氢气管网进行平衡发现,还有约6000m3/h富裕氢气、9700m3/h富含氢气体直接补入燃料气管网,未进行氢气资源回收利用。针对1.4Mt/a柴油加氢装置开工后用氢量增加约16000m3/h的现状,提出新建一套1.4Mt/a柴油加氢膜分离装置,对1.4Mt/a柴油加氢装置低分气以及600kt/a连续重整装置、600kt/a柴油加氢装置酸性气进行富含氢气体回收利用;投用已停工的1.2Mt/a加氢裂化低分气膜分离回收装置;回收100kt/a植物油溶剂抽提装置废氢,富含氢气体回收氢气总计约12000m3/h,40000m3/h制氢装置只需将负荷提至46%就能满足全厂氢气平衡。三套氢气回收装置开工后,综合能耗比制氢装置能耗低206.56kg标油/t,达到节能降耗目的 ,经济效益显著。     

生物质回转窑水蒸气气化制富氢气体试验研究

为充分回收高温炉渣颗粒的余热,设计了回转窑热解反应装置。为验证此装置的可行性,对生物质气化制氢进行了试验研究,并对影响气化性能的主要因素,如气化温度(650~950℃)和水蒸气/生物质当量比S/B(0~3.0)进行了研究。结果表明:温度是影响生物质气化反应的主要因素,高温可以降低焦油和焦炭产率,提高气体产量,增加燃气中氢气含量;水蒸气的加入,有利于焦油和低分子碳氢化合物的气化重整以及焦炭的反应,降低焦油产量,提高气体产量,增加燃气中氢气含量,但是过量的水蒸气会导致反应器内温度下降,不利于反应进行。当S/B为2.20时,气化燃气中氢气含量达到最大值53.6%。     

生物质热解气化制取氢气

该文对生物质的热化学方法(主要是气化和热解)制取氢气进行了归纳总结，在此基础上研究了用热解方法从生物质原料中制取氢气的技术路线并介绍了催化制氢的实验室研究结果。研究的结果表明：催化剂的添加对热解过程的最终产品气及富氢气体的产率有影响；催化剂的负荷量对富氢气体的产率有显著影响，其值存在一个优化范围；同样的催化剂对稻杆和锯末热解获得的富氢气体的产率影响不同。     

分级孔HZSM-5催化烘焙预处理杨木快速热解制取芳烃

采用NaOH溶液对HZSM-5进行处理,通过XRD,BET,NH3-TPD方法对改性前后的HZSM-5进行表征。在管式炉中对杨木进行烘焙预处理,利用改性前后的HZSM-5在催化剂评价装置中进行烘焙预处理杨木的催化热解实验,探究杨木烘焙预处理温度和HZSM-5碱处理浓度对芳烃产物的影响。研究结果表明,碱处理后的HZSM-5形成了含有微-介孔的分级孔道结构,酸分布有所变化;随着NaOH浓度的增加,生物油中多环芳烃的含量逐渐降低,单环芳烃的含量呈现先增加后降低的趋势,在0.3-HZSM-5催化下达到最高产率58.12%;随着烘焙温度的升高,生物油中单环芳烃的含量先增加后降低,含氧化合物的含量先减小后增加,260℃烘焙预处理杨木催化热解效果最佳,芳烃化合物总收率达到82.01%,其中单环芳烃选择性达到70.87%。     

膜分离技术在炼油厂富氢气体回收装置中的应用

气体膜分离技术利用混合气体通过高分子聚合物膜时的选择性渗透原理,气体分子首先被吸附并溶解于膜的高压侧表面,借助浓度梯度在膜中扩散,最后从膜的低压侧解吸出来。膜分离装置利用不同气体的分压差作为推动力,使H2等快气在膜的低压侧富集,CH4等慢气在膜的高压侧富集,尾气以原有压力输送到界外。长庆石化膜分离系统流程主要由预处理和膜分离过程两部分组成。压缩机来的原料气先经除雾器除去较大水滴和油滴,再由三级串联过滤器除去粒径大于0.01μm的颗粒物。经过套管式加热器加热至需要温度,使原料气温度远离露点。原料气经预处理后,进入膜分离器,在压力差推动下,氢气实现分离,膜分离尾气(非渗透气)减压后并入燃料气管网。富氢气体回收装置与现有加氢裂化低分气回收系统同时投用,可回收氢气6000~7000m~3/h(标准),不但减少氢气排放损耗,而且将低负荷运行的天然气制氢装置停掉,全厂平均能耗下降2kg标油/t。