生物質(zhì)焦油催化裂解的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、生物質(zhì)熱解氣化技術(shù)是一種有效制取燃?xì)獾纳镔|(zhì)能源利用技術(shù)，但是氣化氣中存在著焦油含量高的問(wèn)題亟待解決。常見(jiàn)的焦油處理方法有高溫?zé)崃呀夥ê痛呋呀夥?，由于高溫?zé)崃呀夥ㄐ枰?000~1200℃的溫度下進(jìn)行，達(dá)到此溫度需要的成本較高，所以本文針對(duì)生物質(zhì)氣化過(guò)程中焦油含量高的問(wèn)題，提出了生物質(zhì)焦油催化裂解的技術(shù)路線。為研究生物質(zhì)的熱解特性和生物質(zhì)焦油催化裂解特性，做了如下研究：(1)通過(guò)對(duì)四種不同的類(lèi)生物質(zhì)原料木屑、稻草、橡膠和塑料在不同升溫

2、速率(10、20、30、40℃/min)下進(jìn)行的熱重分析實(shí)驗(yàn)，探討生物質(zhì)熱解的影響因素。通過(guò)熱重曲線分析幾種不同生物質(zhì)的熱解規(guī)律，并使用阿倫尼烏斯公式和 Coats-Redfern積分法計(jì)算熱解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)。研究結(jié)果表明：幾種典型的生物質(zhì)熱解過(guò)程分三個(gè)階段，干燥預(yù)熱、快速失重和緩慢失重階段。隨著升溫速率的增加，熱解曲線向高溫區(qū)移動(dòng)，升溫速率升高對(duì)熱解過(guò)程總失重量影響不大，但是提高升溫速率會(huì)加快熱解反應(yīng)過(guò)程。塑料相對(duì)于其他三種物質(zhì)熱解失

3、重峰值溫度高出120℃以上，塑料的表觀活化能遠(yuǎn)大于其他三種物質(zhì)，是四種物質(zhì)最難熱解的物質(zhì)。(2)進(jìn)行了催化熱解實(shí)驗(yàn)，由木屑在催化作用下的熱重分析實(shí)驗(yàn)得知，催化劑可以使木屑熱解所需的表觀活化能降低，并降低熱解所需溫度。(3)設(shè)計(jì)研制了一套生物質(zhì)熱解催化裂解實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)爐內(nèi)管選用耐高溫、耐腐蝕、熱穩(wěn)定性及導(dǎo)熱性能較好的石英管，目的是使管內(nèi)溫度能夠快速升溫，用氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)用溫度控制柜控制溫度，使管內(nèi)溫度控制靈活、準(zhǔn)確。(4)利用

4、生物質(zhì)催化裂解的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，控制熱解終溫及加入催化劑的量，考察熱解溫度及催化劑對(duì)熱解的影響，分析熱解焦油的產(chǎn)量、熱解殘?jiān)淖兓?。結(jié)果表明隨著溫度的升高液體產(chǎn)物產(chǎn)率經(jīng)歷了先升高后減少的過(guò)程，焦油產(chǎn)率主要取決于熱解焦油的一次生成反應(yīng)和二次裂解之間的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)。在600℃以下時(shí)，隨著溫度升高，產(chǎn)生焦油的一次反應(yīng)加劇，焦油產(chǎn)率在增加；隨著溫度的繼續(xù)升高（在高于600℃時(shí)），焦油的二次裂解反應(yīng)速率增強(qiáng)的程度高于一次生成的反應(yīng)速率，使焦油更多的裂解為輕烴