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文檔簡介
1、氫氣是理想的載能體,不僅是一種清潔能源,還可以作為重要的化工原料。從化石能源中提取氫氣,不僅會造成環(huán)境污染,同時現(xiàn)如今化石能源正在消耗殆盡。開發(fā)利用生物質能,對世界的能源結構調整,生態(tài)環(huán)境的保護起著重大的作用。然而,生物質能較低的能源密度以及高分散性限制了其大規(guī)模的應用,而通過快速裂解生物質得到生物油是一種能源密度較高的原材料,分散性的制取生物油,集中生物油制氫,為生物質制氫提供了新的途徑。同時,有人提出耦合CO2吸附劑生物油制氫的方法
2、,但是大部分的研究是事先將吸附劑與催化劑一同放入到反應器中,反應一段時間后吸附劑的吸附能力會消失,導致實驗不能連續(xù)進行。根據(jù)這一問題本課題組提出一種新工藝,可以實現(xiàn)CO2吸附劑的連續(xù)添加以及實驗的連續(xù)進行,同時為了保證吸附劑順利的通過催化劑床層,需要制取粒度較大的催化劑。本文主要進行催化劑的制備和選擇,同時對生物油催化重整制氫進行研究,最終對吸附強化生物油重整制氫的工藝條件、基本規(guī)律進行研究,確定最佳的操作條件,將實驗結果與重整制氫進行
3、對比。
采用基于等體積浸漬法的多次浸漬法制備Mg-Ni、Ni/Mg、 Mg-Ni/Mg、 Mg-Ni/Ce、Mg-Ni/Co、 Ce-Ni、Ni/Ce、Ce-Ni/Mg、Ce-Ni/Ce和Ce-Ni/Co10種顆粒狀催化劑,直徑3-5mm,利用乙酸、乙醇、丙酮苯酚四種生物油?;锏拇呋卣麑嶒炦M行催化劑的選擇,發(fā)現(xiàn)Ce-Ni/Co催化劑對四種?;锎呋卣茪渚憩F(xiàn)出最佳的催化性能。
在催化重整實驗中,利用乙酸、乙醇
4、、丙酮和苯酚等質量比配置模擬生物油,在實驗中采用Ce-Ni/Co作為催化劑,考察了催化劑床層高度、生物油S/C以及反應溫度,對產物濃度、氫產率、潛在氫產率和第三氫產率的影響。研究發(fā)現(xiàn):隨著床層高度的增加,氫氣濃度出現(xiàn)先增加后減少的趨勢,在床層高度為15cm時達到做大,且氫產率在床層高度達到15cm后增長很小;隨著生物油S/C的增加,氫氣濃度和氫產率呈現(xiàn)逐漸增加趨勢,且其增長幅度逐漸減少,當S/C達到9之后變化不大;隨著反應溫度的升高,氫
5、氣濃度變化不大,而氫產率逐漸增加且增長幅度降低,溫度達到700℃后氫產率變化不大。在實驗條件下確定,生物油催化重整制氫的最佳實驗條件為700℃,床層高度15cm,S/C=9∶1,此時氫氣濃度和產率分別為74.08%和84.03%。
吸附強化實驗之前,進行熱重實驗,對CaO的吸附性能進行研究,發(fā)現(xiàn)在750℃時, CaO的吸附效果最佳。在吸附強化實驗中,采用Ce-Ni/Co作為催化劑,考察了反應溫度、CaO/C以及S/C對重整反應
6、的影響。研究發(fā)現(xiàn):吸附劑CaO的加入能夠顯著的提高產物中氫氣濃度,但是受到CaCO3分解的影響,當溫度高于700℃時,氫氣濃度和產率會出現(xiàn)下降;隨著CaO添加量和S/C的增加,氫氣濃度和產率會逐漸增加,但是受到床層結構和CO2分壓的影響,當CaO/C和S/C比達到3∶1和9∶1以后,氫氣濃度和產率變化較小,甚至呈下降趨勢。在實驗條件下確定,吸附強化生物油重整制氫的最佳實驗條件為700℃,CaO/C=3∶1,S/C=9∶1,此時氫氣產率和
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