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生物质焦油催化裂解试验研究

王铁柱  
【摘要】: 本文在综述国内外有关生物质焦油脱除的基础上,围绕生物质热解气化集中供气系统的攻关项目,针对我国农村经济发展现状及生物质资源特点,对适合我国农村应用的生物质焦油催化裂解技术进行了详细的试验及应用研究。首先,在小型的研究试验台上,进行了一系列精密的试验,获得了大量的数据,并对数据进行整理和详细的分析通过试验研究,对生物质制取的中热值燃气地性能指标,使之达到了可商业化水平;为今后使该技术应用于气化发电奠定了良好基础。 介绍了生物质能的合理利用具有良好的环保效益、经济效益和社会效益。分析了生物质焦油的危害,焦油对燃气利用设备有较大的危害必须设法除去。对目前国内外生物质焦油的脱除技术进行了综述和比较,结果表明,为了提高产品气质量和产气量,对焦油进行催化裂解是一种高效的途径。由于国内在催化裂解方面起步较晚,主要介绍国外几家能源机构对生物质焦油的催化裂解的试验研究以及工程应用技术。在研究过程中,国内外各研究机构所采用的焦油取样分析方法有所不同,可比性差。介绍了应用于工程中的催化工艺流程。 为了进一步提高燃气净化水平及为生物质气化发电做准备,设计了生物质固定床焦油催化裂解小型试验台。该试验装置克服了当前生物质焦油催化裂解研究中采用焦油的某一种组分或者几种组分的混合物作为其模拟化合物的缺点,以热解反应器产生的生物质气为焦油来源,在实验中对现有的焦油取样分析方法进行了改进,提出了适合我国生物质特点的焦油成份分析方法。 研究了生物质焦油含量随热解温度和生物质原料的变化趋势,提出了生物质焦油裂解率的概念、探讨了不同条件(热解温度、停留时间)下热裂解的效果和不同催化剂,不同反应条件下对焦油催化裂解效果的影响,催化剂在使用过程中由于积碳、中毒等原因会使得活性丧失,本文针对催化剂活性的丧失以及再生进行丁试验研究和理论分析。在层析分析的基础上,将焦油分为五部分:脂肪烃、芳香烃、酯类、极性物、沥青质。应用GC/MS对焦油的成份进行了分析和比较。在此基础上,结合热裂解和催化裂解的反应理论解释了生物质焦油的催化裂解原理,同时分析了催化裂解和热裂解前后气体成份和含量的变化。考虑到实际工程应用,本文进行了生物质焦油裂解装置的能量平衡试验,计算出焦油催化裂解反 应所需的反应能量。 作为一种价廉的催化剂,白云石。<有良好的催化效果,适用于面向农村的生 物质制气集中供气技术。 应用阿累尼乌斯方程,对试验数据进行了回归,计算出不同反应过程的反应 速度和活化能,从理论角度支持了试验数据。


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