收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

Experimental and Mechanism Research on Biomass Gasification and Catalytic Tar Cracking

张晓东  
【摘要】: 生物质热解气化技术研究与广泛应用,使生物质热解焦油的影响越来越为人们所关注。在生物质中热值气化集中供气技术的研究的基础上,本文对生物质热解焦油的催化裂化进行了深入的实验研究和动力学研究。 热解焦油的产生受到气化器类型、生物质原料类型和性质、气化介质、裂解气化条件等因素的影响,其对气化系统和用气设备等产生不利影响,而目前常采用的焦油脱除方法,如水洗、干式过滤等不能满足高效焦油脱除的要求。催化裂化作为一种极具潜力的煤气净化技术,目前已成为该领域研究的热点。本文对国内外焦油催化裂化技术的研究进展进行了详细综述,着重对白云石类、镍基、碱金属等几类材料的研究结果进行了比较,以对该领域的研究水平有一个整体认识。 在分析该领域研究现状的基础上,建立了实验室规模生物质气化焦油催化裂解实验系统,采用冷态捕集方法进行焦油取样,采用重度分析方法对焦油样品进行分析以确定煤气中焦油含量。采用稻秆、稻壳和木屑等原料的热解产品气作为焦油来源。研究了热解温度、物料在热解反应器内滞留时间、生物质原料类型等因素对煤气中焦油含量的影响,探究焦油产生的机理。在固定床二级催化裂化反应器上,实验了白云石、石灰石、高铝砖等几种催化剂作用下的焦油催化裂化过程以及炭化硅作用下的热裂化过程,并对裂化温度(650~950℃)、气相停留时间(0.5~1s)和催化剂类型等过程参数对焦油转化效果和热解煤气的影响进行了分析,对各种催化剂材料的性能进行了比较,力争开发出可适用于工业化生物质气化系统的焦油催化裂化技术。在实验中获得了白云石、石灰石作用下高达90%以上的焦油转化效果。针对生物质热解焦油的特点,建立了热解焦油的组分分析方法—层析—GC/MS。层析将焦油样品分离为脂肪类、芳香类、酯类、极性物、沥青质五个不同极性的族分,然后再对各族分采用GC-MS分别进行定性和定量分析,并最终获得焦油的主要组成信息。对多种焦油进行分析,获得了大量焦油构成信息,并以此对生物质气化过程中焦油的产生和变化情况、催化裂化或热裂化过程中焦油组分的变化情况、以及裂化过程参数对焦油组分和焦油量的影响进行了深入的机理性分析。 在从动力学角度研究焦油催化裂化过程中,采用集总的思想将整体焦油划分为具有不同动力学行为的五个集总,集总中的各组分的动力学行为都由集总来代表。利用实验数据拟合得到各集总转化的动力学参数,并以此构建各集总转化过程的动力学模型和整体焦油转化过程的动力学模型,并取得了良好的效果。文中又进行了焦油整体转化模型的构建并将其结果与五集总模型进行对比。结果表明,五集总模型的应用可独立于焦油的来源和性质,对焦油转化过程动力学行为描述的准确度明显高于整体转化模型,且该模型不仅对裂化过程进行动力学模拟和结果预测,还可给出转化后焦油的构成等重要信息。 对焦油催化裂化过程中积碳失活现象进行了研究,实验了较长工作时间内催化剂积碳含量和焦油转化率的变化情况,所得积碳含量一般处于3~15%之间,实验最长运行时间32小时,焦油转化率也下降到70%以下。从动力学角度研究了催化活性的变化规律,积碳过程包含单层积碳和多层积碳两个阶段,并建立催化活性与积碳含量的关联式。 围绕开发适合于目前我国农村实际应用的生物质气化技术,开展了生物质中热值气化集中供 浙江大学博士学位论文 气技术的实验研究和工程示范研究。在机理性实验研究的基础上,搭建了100户村级规模的生物 质中热值气化中试试验系统并进行了长达一年多的实验。系统的研究系统的运行状况并不断加以 改进,对热解温度、抽气方式等热解工况对热解气质量、产量和产气速度的影响进行了研究。热 解气热值一般为9000一12000kJ月呵耐,达到中热值要求;焦油含量一般低于50mg加m,,煤气较为 洁净。中热值气化系统启动迅速、传热效果好、运行稳定、物料适应性好,适合于长期连续运行。 在该技术的工程应用示范研究中,完成了煤气站主体部分的设计工作。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 陈冠益,李强,H.Spliethoff,王福全;生物质热解气化制取氢气[J];太阳能学报;2004年06期
2 朱锡锋;朱昌朋;;生物质热解液化与美拉德反应[J];燃料化学学报;2013年08期
3 李贤斌;姚宗路;赵立欣;孟海波;丛宏斌;侯书林;;生物质炭化生成焦油催化裂解的研究进展[J];现代化工;2017年02期
4 姜年勇;王述洋;刘世锋;;生物质快速热解装置主反应器的研究现状[J];林业机械与木工设备;2006年08期
5 由世俊;郑万冬;张欢;尤占平;;生物质炭催化裂解生物质热解焦油技术研究[J];煤气与热力;2012年07期
6 王刚;李爱民;全翠;;生物质与聚乳酸塑料共热解特性[J];化工学报;2009年07期
7 赵俊成,孙立,易维明;在管式炉中生物质热解的机理[J];山东理工大学学报(自然科学版);2004年02期
8 邓文义;于伟超;苏亚欣;王晓磊;;生物质热解和气化制取富氢气体的研究现状[J];化工进展;2013年07期
9 朱锡锋,朱建萍;生物质热解液化技术经济分析[J];能源工程;2004年06期
10 唐初阳;张德祥;鲁锡兰;;煤的理化性质对生物质和煤共热解焦油性质的影响[J];可再生能源;2016年10期
11 司展;蒋剑春;王奎;;生物质热解油的精制方法研究进展[J];生物质化学工程;2013年06期
12 杜瑛;胡常伟;;生物质热解前景研究[J];山西师范大学学报(自然科学版);2007年02期
13 戴先文,吴创之,周肇秋,陈勇;循环流化床反应器固体生物质的热解液化[J];太阳能学报;2001年02期
14 王靖;张安东;易维明;付鹏;;四种生物质热解半焦的FTIR红外分析[J];山东理工大学学报(自然科学版);2015年01期
15 崔喜彬;李志合;李永军;易维明;柏雪源;;下降管式生物质快速热解实验装置设计与实验[J];农业机械学报;2011年01期
16 杜卡帅;杨国华;于春令;;生物质或煤气化焦油脱除研究进展[J];环境工程;2011年06期
17 李进;司慧;郭晓慧;;流化床式木质生物质快速热解焦油的净化研究[J];科协论坛(下半月);2011年11期
18 曾其良;王述洋;徐凯宏;;典型生物质快速热解工艺流程及其性能评价[J];森林工程;2008年03期
19 曾忠;生物质热解液化试验研究[J];应用科学学报;2002年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郑赟;王树荣;施正伦;方梦祥;骆仲泱;岑可法;;生物质组分的热解行为研究[A];2005年中国生物质能技术与可持续发展研讨会论文集[C];2005年
2 朱锡锋;郭庆祥;陆强;;生物质自热式热解液化研究与应用[A];2006中国科协年会论文集(第13分会场)[C];2006年
3 肖瑞瑞;李鹏;陈雪莉;于广锁;于遵宏;;生物质热解半焦对焦油吸附效果的研究[A];上海市化学化工学会2009年度学术年会论文集[C];2009年
4 刘光斌;柳恒饶;熊万明;李林检;;不同温度下晚松生物质热解成分分析[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第十一分会:应用化学[C];2016年
5 杨宇;罗嘉;潘攀;童冬梅;李桂英;胡常伟;;生物质催化热解液化研究进展[A];中国化学会第26届学术年会绿色化学分会场论文集[C];2008年
6 展新;吴文广;崔国民;;热解焦油的生成及其均相转化机理[A];推进雾霾源头治理与洁净能源技术创新——第十一届长三角能源论坛论文集[C];2014年
7 徐敬;贾青竹;王昶;李桂菊;刘康;;木材类生物质热解特性及动力学研究[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(下)[C];2006年
8 唐汝江;陈汉平;王贤华;张世红;刘德昌;;生物质油应用技术[A];2004年中国生物质能技术与可持续发展研讨会论文集[C];2004年
9 闫智培;李十中;;生物质热解生产生物炭研究进展[A];全国农村清洁能源与低碳技术学术研讨会论文集[C];2011年
10 董志国;王述洋;李滨;;转锥式生物质热解液化装置[A];当代林木机械博览(2004)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张晓东;[D];浙江大学;2003年
2 付鹏;生物质热解气化气相产物释放特性和焦结构演化行为研究[D];华中科技大学;2010年
3 何文静;煤和生物质热解及煤溶剂抽提过程中自由基反应行为研究[D];北京化工大学;2015年
4 余永;秸秆生物质旋转床热解反应器工艺分析与试验研究[D];中国农业大学;2017年
5 王超;生物质快速热解制油工艺分析及油品改质实验研究[D];天津大学;2014年
6 江龙;生物质热解气化过程中内在碱金属、碱土金属的迁移及催化特性研究[D];华中科技大学;2013年
7 马欣欣;预处理和焦油催化重整对生物质热解制气性能的影响研究[D];北京化工大学;2016年
8 尤占平;生物质炭催化重整热解焦油技术研究[D];天津大学;2010年
9 冯宇;外热式生物质催化气化制氢的研究[D];华中科技大学;2011年
10 宋成芳;生物质催化热解炭化的试验研究与机理分析[D];浙江工业大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨巧利;生物质焦油和热解油分析方法的建立[D];郑州大学;2007年
2 孙云娟;生物质催化气化及焦油裂解的研究[D];中国林业科学研究院;2006年
3 杨世勇;基于SOPC的生物质快速热解液化控制系统的设计与实现[D];电子科技大学;2013年
4 李昂;生物质热解炭化制备成型生物质炭的实验研究[D];昆明理工大学;2016年
5 陈亮;有氧气氛下生物质热解特性的实验研究[D];上海交通大学;2011年
6 宋禹瑶;煤与生物质固定床共热解特性实验研究[D];辽宁科技大学;2015年
7 王亮;生物质快速热解试验台的研制及实验研究[D];重庆大学;2005年
8 钟浩;以蒸汽为气化剂的生物质热解和完全气化技术研究[D];云南师范大学;2000年
9 柏龙佳;碱金属/碱土金属对生物质热解特性及动力学研究[D];天津科技大学;2015年
10 付兴龙;生物质固定床热解制油实验研究[D];东北大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 刘肖勇;生物质烘焙后热解将是未来发展趋势[N];广东科技报;2018年
2 熊仁武;韦光金研制成功生物质热节能炉[N];云南经济日报;2011年
3 陶大坤;新型生物质炉节能又环保[N];人民日报;2007年
4 本报记者 王拓 见习记者 王甜;生物质炭,一场新的农业“绿色革命”[N];新华日报;2018年
5 朱斌 李玛;聚焦轻工领域生物质资源高值化利用技术[N];广东科技报;2018年
6 本报记者 姚金楠;生物质电厂缘何弃用秸秆[N];中国能源报;2018年
7 记者 吴长锋;稻草变黄金:生物质电催化转化实现绿色高效升级[N];科技日报;2019年
8 本报记者 李忠峰;赵立欣代表:加大支持秸秆生物质炭化产业[N];中国财经报;2018年
9 中国工业报记者 孟凡君;我国应加大秸秆生物质炭化产业支持[N];中国工业报;2018年
10 本报记者 施维 李竟涵;加大秸秆生物质炭化产业支持[N];农民日报;2018年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978