生物质半焦气化及应用研究现状

介绍了近些年来生物质半焦气化及应用的研究现状,主要分析了不同气化剂和催化剂对生物质半焦气化的影响、生物质半焦作为催化剂对生物质气化及焦油产物催化裂解及其吸附重金属等吸附性能的研究。     

生物质半焦气化技术的研究现状及其发展

介绍了生物质半焦的气化技术,概述了近年来在不同气化介质下的生物质半焦气化特性的研究概况,分析了反应条件、热解温度、物料添加比及孔隙结构等不同因素对生物质半焦气化指标的影响规律和气化反应机理的深层评价。最后对半焦气化技术的长远应用进行了展望。     

生物质气化焦油裂解催化剂研究进展

将生物质气化转化为气体燃料或化工合成气原料,是生物质清洁高效利用的有效途径之一,焦油是气化的副产物,影响产气品质和气化效率,催化剂对生物质催化气化及焦油裂解效果明显,得到广泛应用。综述了天然催化剂、无机盐催化剂及合成催化剂对生物质气化过程焦油催化裂解效果、反应条件、催化机理。进一步分析了不同催化剂的生物质催化气化性能及研究进展。同时指出对天然矿石催化剂进行改性或大力发展合成类催化剂对生物质气化焦油降解有着良好的前景。     

有机固废合成气原位净化催化剂设计及反应器分析

焦油脱除是实现有机固废气化制合成气连续运行的关键。常规金属类的焦油裂解催化剂尽管裂解能力强,但在固废气化高焦油、高水的环境下容易失活,催化剂再生和使用成本高。本研究设计并制备了一种比表面积达1384.2m²/g的生物质半焦催化剂,该催化剂用于可原位脱除焦油的有机固废气化反应器中,使用后的生物质半焦无需再生,直接落入气化反应器作为有机固废气化原料,大幅降低了焦油脱除成本。此外,本文通过对生物质半焦表面性质的测定及模型化合物甲苯在生物质半焦上裂解的活性评价,构建了半焦催化剂的失活动力学模型。在此基础上,利用多场耦合软件COMSOL对该催化剂在示范工程工艺条件下的焦油脱除过程进行仿真,考察了催化剂停留时间、装填量以及催化剂反应器形状对裂解过程的影响。结果表明,当脱除焦油的反应器高径比为1.0,全部填充催化剂时,出口焦油浓度可在4～6s内降为0,且合成气中H₂浓度为0.032kg/m³,CO浓度为0.50kg/m³。     

生物质半焦气化技术的研究现状

对生物质半焦的气化技术进行了介绍和总结,将其归纳为以空气、CO2和水蒸汽为气化介质的直接气化法、催化气化法以及共气化法,并重点介绍了这些方法的研究现状,此外对该技术的应用进行了展望。     

负载Fe~0半焦去除水体抗生素的实验研究

采用高温蒸气活化-气相还原方法对生物质半焦进行改性并用于水体抗生素吸附,对吸附饱和的改性半焦采用微波脱附再生,研究了吸附及再生过程影响因素。结果表明,溶液温度20℃、四环素初始质量浓度100mg/L、改性半焦投加量为0.40g/L时,去除率可达97.43%;优化再生条件为辐照功率400W、辐照时间2min、改性半焦水的质量分数30%,此时再生焦对四环素的吸附容量为原改性半焦的98%,再生得率为94.01%。     

生物质催化气化研究进展

本文从介绍影响气化反应的主要因素入手,分析了各类催化剂的特点及其对生物质气化结果的影响:白云石和橄榄绿等催化剂来源广,价格低,但是机械强度较差;碱金属类催化剂能降低气化过程中焦油量以及催化甲烷气体进一步转化为CO和H2,高温下易熔融而导致失活;镍基催化剂和复合催化剂催化焦油裂解效果好,H2产率高,存在的问题是价格昂贵,气化工艺复杂和催化剂回收困难。最后,本文对生物质催化气化研究方向进行了展望。     

褐煤气化半焦对地下水有机污染的模拟脱除

通过自制的煤炭地下气化模拟系统,采用富氧空气/水蒸气两阶段气化工艺,完成内蒙褐煤的地下气化模拟实验。利用傅里叶红外光谱、低温氮气物理吸附仪和扫描电镜对气化残留半焦的表面官能团、孔结构及表面形貌进行表征,进而考察了半焦对苯酚模拟废水中苯酚及煤气洗涤水中总有机碳（TOC）的脱除效果。实验结果表明：半焦孔径主要分布在1~4nm之间,表面有较丰富的含氧官能团及较多的孔洞和裂隙,其孔结构、含氧官能团及孔洞裂隙均有利于污染物在半焦内的迁移和吸附;气化半焦对苯酚的吸附符合Langmuir等温吸附模型,为单分子层吸附;实验条件下最大吸附率为97.95%,吸附量为2.44mg/g;气化半焦对煤气洗涤水中TOC的脱除随吸附时间的变化具有阶段性,脱除率可达88.1%。     

煤直接液化残渣半焦CO2气化特性及动力学研究

为探索煤直接液化残渣的气化利用途径,以神华煤直接液化残渣及其脱灰残渣制得的半焦为研究对象,利用常压热天平研究了气化温度、CO_2配比、残留催化剂及灰分对残渣半焦CO_2气化反应特性的影响,采用混合反应模型求取了气化反应动力学参数,并测定了液化残渣半焦CO_2气化的煤气组成。结果表明:提高气化温度及CO_2配比对提高残渣半焦CO_2气化反应速率均具有明显的促进作用;直接液化残渣中残留催化剂及灰分对残渣气化起到了明显的催化作用;直接液化残渣半焦CO_2气化煤气中合成气(H_2+CO)的含量在66%～78%,煤气低位热值约为8.7～10.0 MJ/m~3;在不同CO_2配比下,直接液化残渣半焦气化的反应速率常数k均随温度的升高而增加,反应总级数介于0.7194～0.7628之间,活化能介于160.98～170.94 kJ/mol之间。     

生物质半焦的催化气化动力学特性

采用恒温热重分析法对稻草的催化气化反应动力学进行了研究,同时研究了生物质对石油焦气化的催化作用。采用修正随机孔模型对气化反应转化速率与转化率的关系进行了拟合计算,得到生物质焦气化的活化能和指前因子。结果表明,加入催化剂后半焦的气化反应活性增大,活性顺序为：加入K+半焦> 加入Ca2+半焦> 加入Mg2+半焦> 原半焦> 酸洗后半焦,表明了生物质焦能明显提高石油焦的气化活性。不同半焦气化的活化能大小顺序为：加入K+半焦<加入Ca2+半焦<加入Mg2+半焦<原半焦<酸洗后半焦,表明了生物质半焦的加入能降低石油焦气化的活化能。