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。