生物质热解焦油的热裂解与催化裂解

生物质气化过程中产生的焦油对气化系统和用气设备都有极大的危害。为了开发适合于商业应用的焦油缩减方法,探索达到最优焦油脱除效果的操作条件,在固定床反应器上,利用石灰石、白云石、高铝砖作为催化剂研究了生物质(稻秆、稻壳、木屑等)热解焦油的催化裂解反应,利用炭化硅作为热载体研究了焦油的热裂解反应,对热解煤气中焦油含量的变化以及热解煤气组成和热值的变化进行了比较,并对裂解温度、气相停留时间等因素对裂解效果的影响进行了探讨。实验发现,600-900℃范围内ηtar随裂解温度升高而升高,900℃时热裂解条件下可达60％,而催化裂解条件下可达90％以上。0．5～1s范围内,ηtar随停留时间增加而升高,幅度约7％～10％。相比于原始煤气,裂解后煤气组成出现了较大变化,热裂解后煤气热值增加,而催化裂解后煤气热值下降,且热裂解与催化裂解处理后煤气组成也有较大差异。     

凹凸棒石黏土负载Ni催化裂解生物质焦油

利用浸渍法制备了凹凸棒石黏土(palygorskite,PG)Ni基催化剂(Ni/PG),探究了不同Ni负载量以及反应温度对凹凸棒石镍基催化剂催化裂解生物质焦油的影响,利用透射电镜、X射线粉末衍射、总碳等分析手段对催化剂的形貌、物相和积炭量进行表征.结果表明:活性组分高负载量有利于提高焦油去除率和氢产率;高温条件也有利...     

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。     

生物质气化焦油裂解用颗粒催化剂的再生性能

为开发适用于生物质气化焦油裂解的多孔白云石颗粒催化剂,以乙酸为生物质气化焦油的模型化合物,讨论了积炭对多孔白云石颗粒催化能力以及再生性能的影响。结果表明,在积炭率0～4.4%时,多孔白云石颗粒的催化能力随积炭率呈线性下降。当积炭率从0增加到4.4%时,颗粒的孔隙率从0.74 cm³·g^-1减小到0.48 cm³·g^-1,乙酸裂解率从99.3%降至32.3%。采用900 ℃和2 h焙烧法对积炭多孔白云石颗粒进行再生处理后,多孔白云石颗粒的强度基本不变,孔隙率增至0.55 cm³·g^-1。在再生多孔白云石颗粒上,乙酸裂解率达到99.5%。多孔白云石颗粒催化剂具有良好的再生性。     

基于对生物质焦油催化裂解的催化材料

生物质能作为一种可再生能源,越来越受到广泛关注。生物质能对未来世界能源的可持续发展具有重要意义。生物质能具有多种转化途径,其中生物质气化技术能有效将其转化为高效燃气,而生物质焦油是限制生物质气化技术发展的关键所在,本文针对生物质气化过程中的核心技术焦油去除的方法做了全面总结。重点介绍了催化裂解过程中应用的4种催化剂,并对4种催化剂的组成、催化机理以及催化剂的改性优化方式以及不同裂解条件对催化效果的影响进行了分类讨论。最后展望了生物质气化技术的发展前景,提出了未来催化裂解的研究重点。     

焦油裂解用催化剂的研究进展

综述了生物质焦油裂解用催化剂:如白云石、橄榄石、黏土矿石、木炭、碱金属化合物、镍基催化剂和Rh/CeO2/SiO2复合催化剂以及煤焦油裂解用催化剂如氧化钙、LZ-Y82和Ni-3的研究进展。分析了不同催化剂的优缺点及催化机理,讨论了催化剂的组成、结构以及催化裂解条件对催化效果的影响,展望了未来焦油催化裂解的研究重点。     

煤焦油裂解催化剂制备及催化裂解特性

煤快速热解/循环流化床燃烧/催化反应器耦合分级转化工艺易于操作维护，经济效益显著，是实现煤炭资源清洁、高效利用的有效途径之一。但由于煤快速热解工艺产生的焦油油质偏重、污染元素含量较高，造成催化剂频繁失活及再生，因此制备了一种廉价高效的非再生性催化剂。在固定床催化反应装置上，以低温煤焦油为原料，以天然白云石为研究对象，考察催化剂煅烧温度及改性方式对煤焦油催化裂解特性的影响。在催化剂最佳制备条件下制备了1%Ni/2%Fe-白云石催化剂，考察了反应温度对煤焦油催化裂解的影响。结果表明，随煅烧温度升高，促进白云石主要组分CaCO₃和MgCO₃转化为CaO和MgO活性物质，天然白云石催化剂活性逐渐升高后趋于稳定，最佳煅烧温度为750℃;单独引入Fe后并未促进焦油裂解，同时引入Ni和Fe,明显改善了天然白云石催化剂的催化活性，最佳改性方式为1%Ni/2%Fe-白云石；助剂Fe的引入保护了活性组分Ni的硫中毒失活，同时引入Ni和Fe缓解了催化剂的烧结现象，且Fe作为助剂可减缓催化过程中积碳的产生，Ni改性后白云石催化剂促进了脂肪族化合物及含硫化合物的裂解，...     

生物质炭在焦油裂解脱除领域的研究进展

基于生物质焦油的组成特性、危害及其处理方法,简单介绍了生物质焦油催化裂解脱除的机理及近年来的研究进展,重点阐述了生物质炭对焦油的催化转化机理(主要涉及裂解、重整和缩合3种反应)、生物质炭对焦油的吸附和重整作用,以及在催化转化过程中,生物质炭的催化性能受原料、裂解温度、加热速率和停留时间等因素的影响.通过分析生物质炭改性...     

生物质催化裂解制合成气的研究

以锯屑为原料,使用自制的镍基催化剂,在固定床装置上进行了催化裂解实验,并对裂解产物及其成分进行了分析.结果表明:随着温度的升高,焦油和焦炭产率减少,产气量明显升高,同时气体中CO和H2含量增加;和同温度下热解相比,镍基催化剂显著地促进了焦油的深度裂解,且有效地提高了产品气的品质.     

生物质裂解油催化裂解精制

在HZSM-5催化剂存在的条件下，生物质裂解油在固定床反应器内进行了催化裂解. 实验研究了精制生物油的产率受温度、催化剂粒度、质量空速、溶剂诸因素的影响程度. 在较佳的反应条件下，即质量空速3.7 h-1、温度380℃时，获得了较高的精制生物油产率(44.68%). 产物分析表明，精制油中的含氧化合物如有机酸、酯、醇、酮、醛的含量大大降低，而不含氧的芳香族碳氢化合物和多环芳香碳氢化合物含量有所增加.     

催化裂化过程中的热裂化与催化裂化

研究了催化裂化过程中热裂化反应和催化裂化反应的特点和影响因素 .结果表明反应温度、剂油比和反应时间能显著地影响热裂化反应和催化裂化反应 .采用适当的催化剂和短反应时间能抑制催化裂化过程中不利的热裂化反应 ,达到调整产品分布和产品组成的目的 .     

煤裂解和气化过程中焦油裂解的实验研究

在热解和气化过程中产生的焦油 ,影响系统的正常运行 ,分析了煤热解和气化过程中温度、停留时间、压力、气氛、粒径以及床料等对焦油热裂解和催化裂解产生的影响 .同时 ,对比了不同催化剂的催化能力 .采用石灰石为催化剂 ,在 1 MW热态实验台上进行了实验 ,研究焦油和煤气成分在循环煤气作气化剂时不同钙硫比工况下的变化情况 .结果表明 ,石灰石的加入降低了焦油产率 ,提高了煤气产率 ,改善了煤气质量 .     

黏土掺混型烟气脱硝蜂窝催化剂的制备及性能

在NH3-SCR脱硝保证催化剂活性前提下,在蜂窝体成型过程中添加高含量的黏土与助剂来减少SCR催化剂活性组分的使用量,可降低烟气脱硝SCR催化剂的成本.考察了不同黏土与成型助剂对蜂窝体物理性能的影响,优化了助剂的添加比例.将优化的黏土成型工艺及参数应用于掺混黏土型蜂窝SCR脱硝催化剂的制作,通过模拟烟气评价催化活性,比较了催化剂的添加量对掺混黏土型蜂窝SCR脱硝催化剂的催化活性及抗硫抗水稳定性的影响.结果表明:以黏土为基本载体的蜂窝SCR催化剂具有较高的催化活性,在固定氨氮比0.8,空速4 050h-1的条件下,自制催化剂2%V2O5-5%WO3/TiO2掺混70%(质量分数)黏土A制得的蜂窝催化剂在250℃时的脱硝率为89%,活性温度窗口为250℃～450℃.170h的抗硫抗水实验中仅在250℃时活性稍有降低,但一直稳定在77%以上,可满足中低温脱硝催化剂的应用要求.     

废催化裂化催化剂处理重金属废水的试验

通过静态吸附试验 ,考察了振荡时间、温度、p H值对废催化裂化催化剂吸附处理五种重金属离子 (Cu2 、Cd2 、Ni2 、Zn2 、Pb2 )效果的影响 ,并对废催化剂在电镀废水处理中的应用作了初步试验。结果表明 ,废催化剂对低浓度电镀废水有较好的吸附效果 ,各种离子的去除率可达 6 3%～ 1 0 0 %。     

高岭土微球合成ZSM-5沸石及其催化裂化性能

在水热条件下,以正丁胺为模板剂,在高岭土微球中合成了晶粒直径约0.2～1μm的ZSM-5沸石粉体.采用X射线衍射、扫描电镜、N2吸附脱附方法对合成样品进行了表征.催化裂化选择性评价结果表明:在基础重油裂化催化剂LHO-1中,采用添加10%(质量分数,下同)所合成的高岭土微球(含27%ZSM-5)作为助剂,丙烯产率由2.96%提高到4.78%,焦炭和干气选择性不变;同时汽油质量明显提高,汽油芳烃减少近10%(体积分数),汽油辛烷值增加1.8.     

沉淀型Fe-Mn工业催化剂的F-T反应性能

在积分固定床反应器中系统考察了用于Fischer-Tropsch(F-T)合成的沉淀型Fe-Mn工业催化剂的性能.首先对催化剂进行了2000h的稳定性测试,然后在不同反应温度、原料气H₂/CO比、空速和总压下考察其反应性能.结果表明,在2000h的运行过程中,该催化剂活性和选择性较平稳,失活速率较小,且在较高的反应温度下失活速率更小,显示出该催化剂具有良好的长期稳定性;经2000h的运行后,该催化剂仍表现出较高的反应活性和稳定性,同时,还保持着较高的低碳烯烃和C₅₊选择性.此外,当反应条件在一定范围内发生变化时,低碳烯烃和C₅₊选择性变化不大,说明该催化剂具有良好的可操作性.     

CHEMICAL MECHANISMS OF CATALYTIC CRACKING OVER SOLID ACIDIC CATALYSTS: ALKANES AND ALKENES

The review discusses chemical mechanisms of most important reactions that take place in the course of catalytic cracking of alkenes and alkanes over solid acidic catalysts. The main subject of the review is the mechanism of the principal cracking step, fission of C─C bonds in aliphatic hydrocarbons. The cracking mechanism of alkenes via carbenium ion intermediates (with complications caused by oligomerization reactions) is well established. In contrast, the C─C bond fission mechanism in alkanes is still a controversial subject. The review compares merits and difficulties of different mechanisms proposed in the literature: several carbenium-ion mechanisms, the carbonium-ion mechanism, the chain-reactions mechanism with participation of both carbonium and carbenium ions, and the oxonium-ion mechanism. Reactions accompanying C─C-bond fission in cracking reactions, hydrogen redistribution, formation of cycloalkanes, light aromatic compounds, and coke are also briefly discussed.     

CHEMICAL MECHANISMS OF CATALYTIC CRACKING OVER SOLID ACIDIC CATALYSTS: ALKANES AND ALKENES

The review discusses chemical mechanisms of most important reactions that take place in the course of catalytic cracking of alkenes and alkanes over solid acidic catalysts. The main subject of the review is the mechanism of the principal cracking step, fission of C─C bonds in aliphatic hydrocarbons. The cracking mechanism of alkenes via carbenium ion intermediates (with complications caused by oligomerization reactions) is well established. In contrast, the C─C bond fission mechanism in alkanes is still a controversial subject. The review compares merits and difficulties of different mechanisms proposed in the literature: several carbenium-ion mechanisms, the carbonium-ion mechanism, the chain-reactions mechanism with participation of both carbonium and carbenium ions, and the oxonium-ion mechanism. Reactions accompanying C─C-bond fission in cracking reactions, hydrogen redistribution, formation of cycloalkanes, light aromatic compounds, and coke are also briefly discussed.     

沉淀铁催化剂上F-T合成反应的研究

制备了物相组成为 Quartz- Si O2 ,Hermatite- Fe2 O3 和 Fe2 O3 - Iron Oxide的沉淀铁催化剂 ,研究了该催化剂作用上固定床积分反应器中费托合成反应特性 .发现 2 .6MPa,80 0 h-1,H2 /CO=2 /3,2 60℃～ 2 90℃时 ,随着温度的升高 ,CO和 H2 的转化率增大 ,CO2 选择性减小 ;40 0 h-1,65 0 h-1,80 0 h-1低空速和 2 4 0 0 h-1,32 0 0 h-1,40 0 0 h-1,640 0 h-1高空速时 ,随着空速的升高 ,H2转化率、CO转化率选择性下降 ,CO2 的选择性升高 ;2 80℃ ,2 .6MPa,H2 /CO进料比 2 /3,1 /1 ,2 /1时 ,随着 H2 /CO进料比的增加 ,CO转化率 ,H2 /CO利用比和 CH4选择性都增加 ,H2 转化率和 CO2选择性减小 .     

流化床稀相段对焦油裂解的影响

为降低煤在热解过程中的焦油产率 ,在一流化床稀相段考察了温度和停留时间对焦油裂解的影响 .结果表明 :焦油转化率随着温度和停留时间的增加而明显提高 ,但其增长幅度却逐渐变小 ,说明继续升高温度和停留时间对降低焦油产率的作用在逐渐减小 .同时温度或停留时间的增加也促进了 H2 ,CO和 CO2 产率的增长 ,对脂肪烃类的影响比较复杂 .在不同温度下 ,气体热值随停留时间的增加均呈下降趋势 .