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《重庆大学》 2012年
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松木热解动力学及固定床气化产气特性研究

郝功涛  
【摘要】:在矿物能源危机的今天,人们深刻意识到生物质能将会成为未来可持续能源系统的重要组成部分。生物质催化气化制取较高热值合成气被认为是最具研究和发展潜力的热化学转化工艺之一。通过生物质催化气化技术,实现发展生物质的清洁能源转化,充分利用可再生资源,是一项具有战略意义的研究课题。 本文选取典型林业加工剩余物—松木屑作为实验研究对象。采用非等温热重分析法考察了松木样品分别在NO_2和CO_2气氛下的热解失重特性。并且分析研究了松木样品在不同升温速率及CO_2浓度下的热解动力学特性。 在自制的固定床气化反应器上进行了松木样品的富氧—水蒸气气化实验,重点研究了不同物料粒径、气化反应温度、空气流量、富氧空气中氧浓度和水蒸气流量对产气各组分含量及热值的影响。实验结果表明:采用粒径较小的物料得到的气化效果较佳。在空气流量为400ml/min条件下,从氢气含量及热值的角度来讲,最佳气化反应温度分别为850℃和750℃。与空气气化相比,富氧气化产气热值有所增大。当反应温度为750℃时,H_2和CO含量分别在氧浓度为40%和35%时达到最大。当氧浓度保持30%不变,反应温度为750℃时,适当的水蒸气流量会提高H_2含量和产气热值,但过量的水蒸气反而会使H_2含量降低,从而影响到产气热值。 通过在气化反应器后面增设独立的催化裂解反应器,考察了松木样品富氧—水蒸气气化产气经催化裂解后组分含量的变化。详细阐述了裂解反应温度和负载不同金属氧化物助剂对催化剂性能的影响。研究发现:在NiO-Al_2O_3催化剂的作用下,随裂解温度的升高,H_2和CO含量呈上升趋势。CH_4、CO_2、C_2H_4、C_2H_6和C_3H_8含量也随裂解温度的升高而不断减小。采用共浸渍法在NiO-Al_2O_3催化剂上分别负载Fe_2O_3、CuO、MgO、CeO_2和Cr_2O_3五种不同的金属氧化物助剂。通过对比考察裂解反应前后产气组分含量的变化,进而得出负载不同金属氧化物助剂对NiO-Al_2O_3催化剂催化效果的影响。从氢气产量的角度来讲,金属氧化物助剂对NiO-Al_2O_3催化剂活性影响程度为:Fe_2O_3MgOCeO_2Cr_2O_3CuO。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TK6

【参考文献】
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