凹凸棒石粘土催化裂解生物质气化炉焦油初探

研究了凹凸棒石粘土对稻壳气化焦油的催化裂解性能,分析了不同温度和不同凹凸棒石粘土/白云石比值下催化剂催化脱焦油活性.结果表明:随着催化裂解温度增加,各种催化剂对生物质气化炉焦油的去除率均有不同程度的提高,且随凹凸棒石粘土/白云石比值的增加,焦油的去除率有所增加.凹凸棒石粘土与白云石之间存在协同作用,这种协同作用提高了焦油催化裂解活性.与其他几种常用的矿物材料催化剂(氧化钙、橄榄石、辉沸石)相比,尽管凹凸棒石粘土催化裂解焦油后积炭量最大,但还是显示出对焦油裂解反应最好的催化活性.     

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。     

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.     

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。     

整体式焦油裂解催化剂的制备及性能研究

以堇青石为载体,采用真空浸渍法制备整体式镍基催化剂,研究了不同干燥方法对整体式催化剂内表面活性组分轴向分布的影响及不同工艺条件下的催化性能。结果表明:微波干燥法所得催化剂内表面活性组分轴向分布最均匀;重时空速对焦油裂解率的影响较大,当重时空速为177kg/(h.m3)时,焦油裂解率高达92.62%,H2的体积分数为46.53%;在较低温度条件(700~800℃)下,催化温度对焦油裂解的影响较小,当催化温度上升到900℃时,焦油裂解率大幅上升,单位质量生物质气体产率高达1.22Nm3/kg。     

生物质炭催化裂解焦油的性能研究

采用管式反应器研究了生物质炭作为焦油裂解催化剂的性能,选用白云石和石英砂作对比试验。通过对焦油转换率、裂解产物、裂解气气体组分和动力学参数的分析对比可知:在所选用的3种材料中,生物质炭作为催化剂的焦油转化率最高,裂解产物中气体所占比重最大,且可燃气体的组分较高,反应动力学参数最小。生物质炭的催化性能显著高于石英砂,稍好于白云石,是一种高效的焦油裂解催化剂。     

生物质快速催化裂解的反应动力学

根据生物质在流化床中气化受热速率较高的特点,设计了生物质快速升温催化裂解实验系统,提出生 物质催化裂解动力学模型。研究假定的模型综合了三竞争反应模型和二次反应模型的特点,即生物质首先进行3 个平行的裂解反应,生成气体、焦炭和焦油,焦油再经二次裂解生成气体和焦炭;模型对于锯末、纤维素和木 质素的催化裂解适用比较准确;动力学反应级数n的数值在0．66-1．57之间,用镍基催化剂时,其n值要高于 使用锻烧白云石时求出的n值;当白云石应用温度高于800℃时,焦油裂解活化能才有显著降低,即白云石的使 用温度宜高于800℃。     

催化剂对稻壳水蒸气气化特性和焦油转化的影响

使用白云石、橄榄石、菱镁矿作为催化剂,在自行搭建的小型固定床气化炉试验台上对稻壳进行高温水蒸气催化气化和焦油转化实验,研究了气化温度、催化剂种类、镍负载、表观停留时间等因素对稻壳水蒸气气化半焦产率、焦油产率、气体产率以及气体组分的影响.试验结果表明,白云石、橄榄石、菱镁矿都对焦油有一定催化裂解效果,白云石的催化活性高于...     

助剂改性Ru-Ni-CeO2/HZSM-5催化剂裂解秸秆气化焦油性能研究

用助剂Fe、Mn、Co以及Cu调变浸渍法制备Ru-Ni-CeO2/HZSM-5催化剂,并对催化裂解秸秆气化焦油的活性和选择性进行研究。结果表明,助剂影响焦油裂解的活性和选择性,Cu对提高Ni-Ru-CeO2/HZSM-5催化剂焦油裂解活性和燃气质量具有最佳效果。     

生物质气化过程中焦油形成机理的研究

以谷壳气化过程中产生焦油为研究对象,考查了在不同温度情况下的焦油组成变化。实验结果表明:温度的不同,气化过程中产生的焦油组成也不同,且随温度的升高,低温中形成的焦油组成会发生热裂解进行二次反应,生成新的焦油组成。通过对焦油的GC-MS分析说明,随温度升高,焦油组分的变化是一个脱氧且芳香化程度增大过程,当达到800℃以上时,焦油中的主要组份以多环芳烃为主,从而为生物质气化过程中焦油催化裂解催化剂的开发指明方向。