凹凸棒石黏土催化裂解生物质焦油

以凹凸棒石黏土作为天然催化剂催化裂解生物质气化焦油,在固定床反应器中,考察催化剂用量、粒径、煅烧温度、气相滞留时间以及反应温度等操作条件对凹凸棒石黏土催化焦油裂解活性的影响;通过XRD表征分析了催化剂的结构变化情况。与热裂解相比,凹凸棒石黏土对生物质焦油有显著的催化裂解作用。随着裂解温度的升高,焦油转化率、氢产率及氢选择性都显著增加。凹凸棒石黏土的煅烧处理能够改善催化活性,但过高的煅烧温度将破坏凹凸棒石黏土的特征结构,从而不利于其催化效率。     

生物质气化焦油催化裂解特性

以白云石为载体制备的Ni基催化剂对松木粉在700℃下气化产生的焦油进行了催化裂解实验研究，并与重油裂解催化剂进行了对比。结果表明：石油化工重油裂解催化剂对生物质气化焦油具有一定的催化裂解作用；Ni的掺入方式和催化剂的煅烧温度对催化剂的性能具有显著的影响。以100～120目白云石粉为载体，900℃下煅烧的Ni基催化剂在700℃(2下焦油裂解对H2和CH4具有很好的选择性(H2为78．3％，H2 CO为92．3％，CH4为2．3％)；100h老化实验显示H2/CO随催化剂活性降低而逐渐减小。     

CaO催化裂解生物质气化焦油实验研究

以谷壳气化发电产生焦油为研究对象,考查了CaO作为焦油裂解催化剂对其催化裂解的影响。实验研究结果表明:CaO作为焦油裂解催化剂可使焦油裂解率明显提高,在800℃时,其裂解率可由热裂解的28.66%提高到65.60%,焦油催化裂解后可使燃气成份中的H2、CO、CH4以及CO2含量提高。但焦油裂解过程中,其积炭率可达30.51%;扫描电镜显示:因焦油裂解积炭包裹CaO催化剂,易使其催化活性失效,同时由于积炭,使床层压降增加,给焦油催化裂解运行带来困难。     

Ni／凹凸棒石催化裂解生物质焦油组分甲苯

以大比表面积的天然纳米矿物凹凸棒石为载体,利用等体积浸渍法制备出Ni/凹凸棒石催化剂.以甲苯为生物质焦油的模型化合物,在CO2气氛下研究Ni/凹凸棒石催化剂对甲苯的催化裂解性能.采用XRD、TEM等分析手段对制备的催化剂进行表征,然后在气-固相催化实验装置中考查CO2浓度、反应温度和Ni担载量对H2产量和积碳量的影响.结果表明:随着CO2浓度和反应温度的升高,H2产量呈下降趋势;增加Ni担载量,有利于提高H2产量;提高CO2浓度和反应温度,积碳量减小.     

生物质焦油裂解的技术关键

生物质焦油是生物质气化过程中有害的副产物，它会降低气化效率，影响设备运行，所以必须加以有效利用和处理。本文介绍了国内外焦油催化裂解的研究现状，详细地分析了讨论了催化裂解的关键过程和工艺件，总结出了焦油催化裂解的最佳条件和比较有前景的工艺路线。     

生物质气化发电技术讲座(3)生物质焦油裂解技术

1生物质焦油的特性生物质气化的目标是得到尽可能多的可燃气体产物。但在气化过程中,焦炭和焦油都是不可避免的副产物。焦油在高温时呈气态,与可燃气体完全混合,而在低温(一般低于200℃)时凝结为液态。对于燃气需要降温利用的情况(如燃气用于内燃机发电时),焦油的分离问题显得尤为重要。焦油的存在对生物质气化及其利用会产生不利的影响。首先它降低了气化炉气化效率,气化气中焦油产物的能量一般占总能量的5%～15%,这部分能量在低温时难以与可燃气体一道被利用,大部分被浪费;其次焦油在低温时凝结为液态,容易和水、焦炭等结合在一起,堵塞输…     

多孔白云石颗粒催化裂解生物质焦油的动力学研究

在固定床反应器上进行了自制多孔白云石颗粒催化裂解乙酸、苯等焦油模型化合物的动力学实验研究,考察了反应温度(873～1123K)、接触时间(0.3～2.0s)等反应条件对乙酸、苯转化率的影响。实验结果表明:乙酸、苯转化率均随反应温度与接触时间的增加而上升,当反应温度为1123K、停留时间为2.0s时,乙酸、苯的最大转化率分别为99.8%和18.7%;通过对乙酸与苯的催化裂解动力学分析,得出乙酸、苯的反应速率常数变化范围分别为0.41～3.64s~(-1)和0.00718～0.11300s~(-1),活化能分别为71.4kJ·mol~(-1)和94.5kJ·mol~(-1)。经检验,模型计算与实验结果能较好吻合。     

生物质气化气中焦油非催化裂解实验研究

生物质气化是一种环境友好的新能源利用技术,焦油作为生物质气化的副产物,是限制气化技术发展的主要因素.试验针对生物质气化产出气中焦油在700～1 000℃裂解温度区间的裂解特性进行了分析,并提出了焦油裂解产气率的概念.试验表明,焦油裂解气可以成为生物质气化气的有效的能量补充,而且随着裂解温度的升高,焦油裂解产气率增加,焦...     

生物质气化焦油在高温木炭床上的裂解试验研究

在高温木炭床裂解炉上,对以木粉为原料的120Kw鼓泡流化床气化炉产生的气化气中的焦油进行了裂解研究,采用溶剂冷态捕集焦油和称重分析相结合的方法对裂解前、后的焦油含量进行了测量.结果表明,在高温木炭床上发生的木炭吸附焦油、焦油的高温裂解和木炭灰催化裂解焦油等一系列的物理化学过程,可有效降低燃气中的焦油含量,同时可以获得热值为5MJ/m^3的可燃气.     

生物质气化气中焦油催化裂解模型

生物质流化床气化气中焦油的催化裂解模型一般采用简单的一阶集总动力学反应,在一些应用方面不够完善.文章在Shamsi和Aznar的模型之上引出了微观反应动力学模型.该模型建立在二集总或焦油的不同种类基础之上,它有4个动力学常数.每一个集总反应都包括热裂解和催化裂解反应.选择Corella的试验为对象,催化温度为840 ℃左右,将硅藻土和镍基水蒸气重整型催化剂(ICI 46-1)在小型试验台上所得到的数据应用于此微观模型,得到的4个动力学常数是相互关联的,并且符合试验结果,在焦油催化裂解研究方面取得了一大进步.     

生物质流态化催化气化技术工程化研究

在研究开发的内循环锥形流态化气化炉内。对稻草、麦草等软秸秆物料粉碎后，或者直接使用木屑等细粉状原料，进行了热解气化和催化气化的工程化应用试验研究。研究结果表明：气化反应在600—820℃的一个较宽温度范围内，均能稳定连续运行。麦草原料气化所产生的煤气热值比稻草和稻壳都高，其热值可达7716kJ／m^3。木屑气化所产生煤气热值最高则达9064kJ／m^3，远远高于一般生物质气化煤气。对流化床气化来讲，即使在非催化气化条件下，其气化产生的煤气热值比采用下吸式气化炉产生的煤气热值提高40%左右，并且气化温度较固定床(上吸式、下吸式)气化炉低。同时进行的催化气化试验发现，催化剂CaO能明显提高煤气热值、降低CO组分，Na2CO3催化气化能提高气体H2的含量。在800℃试验时，添加催化剂能明显提高气体的热值。     

生物质催化热解气化热重分析研究

采用热重分析与气相色谱分析(TG-GC)相结合的方法,开展了以麦秸为主要研究对象的生物质催化热解气化实验研究,探讨了以NiO和CaO为催化剂,水蒸气气氛下的麦秸挥发分析出特性、半焦的气化特性、气化反应动力学特性以及催化剂对麦秸气化产物的影响.实验结果表明麦秸水蒸气气氛下的反应活性明显提高,气化反应过程中热解阶段视为一级反应,半焦气化视为缩核反应.非催化条件下麦秸的半焦气化在800℃以上才进行,添加NiO与CaO均促进了麦秸与水蒸气的气化反应,提高了气化过程的碳转化率和反应速率,但二者对半焦气化的促进机理以及气体产物的催化选择性有明显差异.添加NiO时H2产率最大,达到34mol/kg麦秸,且使气化反应温度明显降低.添加CaO不仅促进了H2和CO的生成,而且CH4产率也明显提高,表明CaO更有利于大分子碳氢化合物的裂解.     

热解焦对生物质焦油催化裂解的影响

在小型固定床反应器上,以甲苯为模型化合物对生物质焦油在热解焦上的催化裂解反应进行了研究。重点考察了裂解温度、热解焦粒径尺寸、气相停留时间和水蒸气的流量对焦油的转化率和裂解气成分的影响。结果表明,高温条件下,热解焦对甲苯的裂解具有明显的催化作用。850℃时,所用的两种热解焦对甲苯的转化率分别达到了92.7%和97.0%,同时发现,较小粒径的热解焦和较长的气相停留时间更有利于甲苯的深度裂解。另外,随着水蒸气流量的增加,甲苯的转化率和气体中CO的产率均增大,但当蒸汽甲苯比(S/T)超过6.1时,继续增加水蒸气的流量,甲苯转化率并无明显地提高。     

以铜渣为催化剂的松木屑空气气化实验

采用实验室自制的固定床生物质气化反应器,选用松木屑为生物质原料,铜渣为催化剂,采用机械混合方法将原料与催化剂混合,初步定量分析和研究了松木屑在添加铜渣催化剂后气化的产气率、产气组分和产气热值等的变化。结果表明:在松木屑空气气化试验过程中,添加铜渣催化剂后气化反应的产气率明显增加,气化产生的气化气的组分含量与不添加催化剂相比有明显区别,产气的热值有明显提高。     

典型农业生物质催化气化反应动力学特性研究

以CaO、MgO和Fe2O3为催化剂,用程序升温热重法对典型农业生物质催化气化特性及反应动力学进行了研究.利用均相反应模型和缩核反应模型对转化率与温度的关系进行了拟和计算,得到了谷壳样在4种不同二氧化碳气化条件下热解阶段及焦炭气化阶段的活化能和指数前因子.结果表明,在820～1000℃区间内,添加CaO的谷壳样表观活化能比谷壳的大;而添加MgO和Fe2O3的谷壳样表观活化能与谷壳的相比,分别下降了32.6%和17.9%以上,可以看出3种催化剂催化活性大小顺序为MgOFe2O3CaO,活化能区间范围为15.25～123.74kJ/mol.研究表明在低温区间(热解阶段),反应机理更趋向于均相反应模型,而在高温区间(气化阶段),反应机理更趋向于缩核反应模型.最后给出了谷壳在热解阶段及焦炭气化阶段的反应动力学方程.     

基于生物质稻秸气化的催化剂研究

利用浸渍法和沉淀法分别制备了Ni/Al₂O₃（NiAlI）和Ni/白云石（NiDoP）两类生物质气化催化剂,采用氢气还原热重实验和固定床气化实验对两类催化剂进行性能验证,分析了催化剂制备方法、活性组分、还原温度、负载量、还原度、比表面积等因素对气化效果的影响。结果显示沉淀法制备的NiDoP中Ni以Mg_0.4Ni_0.6O固溶体形式存在,其适宜的还原温度范围为400～600℃,浸渍法制备的NiAlI中Ni以NiAl₂O₄形式存在,其适宜的还原温度范围为800～900℃。500℃还原后的20NiDoP较20NiAlI具有更好的催化性能,900℃时20NiDoPA催化下的氢产率达34mol/（kg daf）,碳转化率达96%。添加5%K₂CO₃改性后的20NiDoP催化剂中,K₂O在气化过程中起了显著的催化作用。此外,在生物质气化催化剂制备过程中需综合考虑比表面积和负载量的相互关系。     

缩口结构对降低生物质两段气化中焦油生成量的影响研究

该文实验研究了两种缩口形式对两段供风气化反应器内温度场分布和气化气中焦油含量的影响。结果表明：在均有二次供风的情况下，缩口Ⅱ和缩口Ⅰ气化反应器气化气中焦油含量分别比无缩口时减少了58％和30％左右，这说明在两段供风生物质气化反应器内加设缩口，可进一步降低气化气中焦油的含量和提高生物质气化装置的性能。     

稻壳旋风空气气化的机理研究

在稻壳旋风空气气化的试验中,通过对气化反应过程中的各个阶段进行取样分析,跟踪燃气中几种主要成分的生成过程,了解稻壳空气气化的反应机理.通过试验了解到:稻壳旋风空气气化过程中,化学反应没有明确分区,氧化反应是个持续过程,随着挥发分的析出便已开始,一直到氧气完全消耗掉、温度达到最高;高碳氢化合物(焦油)的裂解反应贯穿整个气化过程;气化燃气中的主要成分(CO、H2、CH4)是在还原反应阶段产生的.