超临界水中生物质气化制氢

超临界水中生物质气化制氢技术是近年发展起来的一种高效、清洁的能源转化及利用技术，无论从能源还是环境角度，都具有十分重要的意义。文章主要介绍了超临界水中生物质气化制氢的发展、原理、设备及影响因素等，并对其前景作了一定的预测。     

纤维素在超临界水中的催化气化制氢研究

在间歇式高压反应釜中,温度为450～500℃时,反应时间为20 min,压力在24～26 MPa,以K2CO3和Ca(OH)2为催化剂(助催剂),对纤维素在超临界水中的气化制氢特性进行了实验研究.结果表明:K2CO3和Ca(OH)2都有较好的催化作用,并且加入量存在一最佳值.加入0.2 g K2CO3时,H2产率为9.456 mol·kg-1,约为不加入催化剂时的2倍,加入1.6 g Ca(OH)2时,H2产率为8.265 mol·kg-1,比加入K2CO3时的产氢效果稍差,但仍然是不加入催化剂时的1.7倍.K2CO3和Ca(OH)2混合使用时效果更佳,产氢量约为不加入催化剂时的2.5倍,比单独加入K2CO3和Ca(OH)2时也要分别提高25%和45%.同时随着温度的提高,H2的产率上升而CH4的产率下降,说明甲烷化反应在低温下为主要反应,温度的提高会促使CH4与水反应生成H2和CO2.     

超临界水中葡萄糖气化制氢实验研究

以葡萄糖为生物质模型化合物,在超临界水中进行气化反应,考察不同压力、温度、物料浓度等对气化产物组成及气化制氢效果的影响。实验结果表明,反应器壁温在500—650℃范围内,温度的升高有利于葡萄糖的气化制氢,25MPa、650℃时气化率超过100%。添加适当的催化剂可以有效促进水气转化反应。     

超临界水中葡萄糖气化制氢的热力学分析

引　言氢气是一种高效清洁的二次能源 ,具有无污染、可储存、可运输的特点 ,被公认为未来最有希望的能源载体 .在超临界水中进行生物质的气化制氢 ,气体产物中H2 的摩尔分数甚至可超过 5 0 % ,反应不生成焦油、木炭等副产品 ,不会造成二次污染 ,对于含水量高的湿生物质 ,不需要     

煤在超临界水中气化制氢过程的热力学分析

基于热力学平衡原理,采用FactSage软件中的Equilib模块对气化过程进行化学平衡计算。主要考察了物料配比、温度、压力、CaO等对气化过程中气态产物的影响。根据模拟结果可以得到以下结论:物料配比和温度是最主要的影响因素。在温度和压力一定的情况下,随着煤质量分数的增加气体产物中H_2的摩尔分数在持续下降;在物料配比和压力一定的情况下,随着温度的升高H_2的摩尔分数逐渐升高,当温度升高到800℃时H_2的摩尔分数为66%。压力对煤在超临界水中的气化过程没有显著影响;CaO只是做为CO_2的吸收剂,对H_2产率没有太大影响。     

锯木屑在超临界水中气化制氢过程的主要影响因素

以锯木屑混合羧甲基纤维素钠（CMC）为反应原料,利用连续管流反应器,在反应器外壁面温度稳定在650 ℃条件下,对反应压力在17.5～30 MPa,反应停留时间在14.4～50 s,浓度范围为4%～9%（质量分数）的湿生物质浆液进行了超临界水气化制氢实验研究,讨论了气化过程的主要参数压力、温度、反应停留时间以及物料浓度对气化结果的影响.锯木屑在超临界水中接近完全气化,生成气体产物的主要成分是H₂、CH₄、CO、CO₂以及少量的C₂H₄和C₂H₆,气化产物中的H2含量可以超过40%.同时,实现了气化反应液体产物的循环利用.     

新型超临界水中煤气化制氢产物的CO2分离过程

目前CO₂的分离方式主要局限在常压条件下,在高压条件下分离CO₂的研究鲜有报道。本文为了解决这一问题,针对煤在超临界水中气化过程压力高的特点,构建了高压水吸收法分离CO₂系统,建立了高压多组分气液相平衡的能量分析模型和 分析模型;并对CO₂的分离过程进行分析,获得了高压吸收器中压力对各种气体产物摩尔分数和液相中气体吸收率的影响规律;针对高压水吸收法分离CO₂的流程,建立了CO₂分离过程中的能量分析模型和 分析模型,得到了高压吸收器中压力发生变化时,CO₂分离过程的能量效率、 效率以及CO₂分离能耗的变化规律,为超临界水中煤气化制氢新技术中分离器的设计提供了依据。     

超临界水中湿生物质催化气化制氢研究评述

超临界水中湿生物质催化气化制氢 ,将能量密度小但可再生的生物质能转变为高能密度且既可贮存又可运输的清洁能源氢能 ,具有全程良性循环的特征 ,因此具有良好的经济前景和环保优势 .本文对国内外超临界水中生物质催化气化及相关研究进展进行了综合评述 ,并分析了超临界水环境中生物质催化气化制取富氢气体的主要影响因素 ,提出进一步研究的方向     

生物质超临界水气化制氢技术的研究现状

介绍了国内外生物质超临界水气化制氢技术的研究进展,并对该技术的反应机理、影响因素、不同的催化剂、催化机理进行了评述.指出对气化反应机理的研究应该以关键化合物为基础;在反应器形式和催化剂一定的条件下,影响气化结果的主要因素是反应温度、进料浓度、加热速率、碱性化合物添加剂;碱性化合物添加剂和碳催化剂或金属催化剂结合使用可能会实现高效催化气化过程.     

玉米芯与羧甲基纤维素钠的超临界水气化制氢

采用Gibbs自由能最小原理,建立了生物质超临界水气化制氢的化学平衡模型。将该模型应用于玉米芯/羧甲基纤维素钠(CMC)的超临界水气化制氢,分析模拟和实验结果,得到反应温度对化学平衡产物的作用如下:在300—374℃的亚临界区,气体产物的摩尔分数排序为x(CO2)>x(CH4)>x(H2),在375—420℃的低温超临界区,气体产物排序为x(CO2)>x(H2)>x(CH4),在420℃以上的高温超临界区,H2摩尔分数跃居最高,可达65%以上。较高的反应温度有利于提高H2的摩尔分数和气化率,但降低了气体的高热值。获得玉米芯/CMC制氢的最佳温度范围为420—600℃。表明农业废弃物的超临界水气化制氢是一种极具发展前景的能源转化新技术。     

褐煤超临界水气化制甲烷的催化剂比较研究

运用超临界水气化技术,在间歇式高温高压反应釜内,分析对比了KOH,K2CO3,Na2CO3和Ca(OH)2四种碱性催化剂及ZnCl2,FeCl3,CuCl2和AlCl3四种金属氯化物催化剂对褐煤在超临界水中气化反应制取CH4的影响.研究表明,反应条件为550℃,25MPa,水煤比10∶1,KOH与煤的质量比为20%,停留时间20min时,CH4产量由高到低的顺序为:KOH>K2CO3>ZnCl2>Na2CO3>AlCl3>Ca(OH)2>不加催化剂>FeCl3>CuCl2.实验发现,ZnCl2对CH4产量有促进作用,其主要原因为ZnCl2具有能促进中间产物降解生成酸,有利于酸催化反应,从而能更好地促进气化反应的进行.而KOH催化效率最高(110.2mL/g daf coal),比不添加催化剂时增加了1倍多,其主要原理为KOH在超临界水中的自由基反应及碱性金属对水气置换反应的促进作用.     

KOH对低阶煤在超临界水中制取富氢气体的影响

以超临界水介质中低阶煤制取富氢气体为目的,利用120 ml小型间歇反应装置,在KOH/煤为0.7％～10％(质量)、温度400～650℃、压力12～30 MPa、停留时间0～30 min的范围内,考察了KOH催化下操作参数对小龙潭褐煤反应特性的影响。结果表明,随着KOH/煤质量比的增加,煤转化率和气体产率升高。KOH/煤质量比为10％时,气相产物中H_2百分含量增加一倍,H_2产率提高1.7倍。升高反应温度可以使KOH的催化作用更显著。对比氮气气氛和超临界水中煤催化热解反应发现,反应温度为600℃时,添加相同量的KOH催化剂,氮气气氛下煤转化率升高4.4％(质量),SCW条件下煤转化率升高7.8％(质量),说明超临界水反应环境下KOH的催化作用更加明显。提高反应压力可以促使煤转化率和气体产率升高。与KOH添加量和温度相比,停留时间对H_2产率的影响较小,随着停留时间的延长,CH_4产率略有增加。     

连续式超临界水氧化装置处理苯酚溶液的动力学讨论

本文利用自建的一套连续式装置进行了苯酚的超临界水氧化研究。在高于水的临界点的温度和压力 (5 73～ 873 ,2 5～ 35 MPa)下 ,用氧气作为氧化剂对苯酚溶液进行氧化处理。对影响苯酚分解转化率的各种因素如停留时间、温度、压力、氧化剂浓度及苯酚初始浓度等进行了条件实验 ,研究了超临界水氧化处理苯酚时的去除动力学。在实验条件下 ,溶液中苯酚的去除动力学对苯酚是一级、氧气是零级 ;其速率常数与温度的关系符合 Arrhenius公式 ;压力也明显影响速率常数 ,随压力升高而增大     

苯胺在超临界水中氧化反应路径

An aqueous solution of aniline was oxidized in supercritical water with a flow reactor under the conditions of 25 MPa, 300％ excess oxygen, 2.351×10-4 mol*L-1 aniline .GC-MS analysis of the oxidation products extracted from the aqueous reactor effluent permitted identification of compounds such as azobenzene, phenazine and acetic acid. The products could be classified as dimers,single-ring or ring-opening produces,carboxylic acids and ultimate products.The contents of dimers (such as azobenzene and phenazine) were greater than other products.A reaction network consistent with the experimental observations was developed. The study revealed that aniline might be oxidized to ultimate products through two parallel pathways. The formation of dimers such as azobenzene, phenazine and the further oxidation of these dimers were the main pathways. It was indicated experimentally that the rate controlling step of aniline oxidation was the further oxidation of azobenzene and phenazine, but not the further oxidation of organic acid such as acetic acid, formic acid and so on.     

炭素材料水分对电石电耗的影响

介绍利用石灰窑窑气余热,对21MVA内燃式电石炉投炉焦炭先进行烘干处理,即投炉焦炭水分控制在6％（质量分数）以内,确保电石质量优良。结果表明,电石电耗明显降低,设备使用寿命延长。     

固定式质子交换膜燃料电池的天然气重整制氢

介绍了固定式质子交换膜燃料电池用氢气的各种天然气重整方法,其中包括水蒸气重整法、自热重整法和化学闭合燃烧法。同时简述了氢气进一步纯化的水煤气变换反应、选择氧化、变压吸附和气体膜分离脱一氧化碳的方法。通过上述重整和提纯的处理,最终能制备出满足固定式质子交换膜燃料电池要求的氢气。