生物油合成氣的制備及其用于生物燃料合成的研究.pdf

1、生物質(zhì)是一種資源豐富、環(huán)境友好的可再生能源，通過熱化學(xué)的方法可以將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品位的液體燃料或者高附加值的化學(xué)品。生物質(zhì)也可以通過氣化或者生物油重整的方法制備合成氣，這些合成氣不但可以直接用作燃料，亦可以作為化工合成的初級原料。盡管生物質(zhì)能的開發(fā)和利用受到了越來越多的關(guān)注，但是目前就如何有效地利用生物質(zhì)能還存在很多問題，例如能量利用效率的提高等。本論文所研究的工作主要圍繞以下幾個方面展開:
　　 1.生物油水蒸汽重整制富氫合成

2、氣的研究
　　 制備了用于生物油水蒸汽重整制備合成氣的碳納米纖維負(fù)載的鎳催化劑(Ni/CNFs)，研究了重整溫度以及S/C比對生物油的轉(zhuǎn)化率，氫氣的產(chǎn)率，合成氣的組分的影響。結(jié)果表明:重整溫度以及S/C都能有效地促進(jìn)生物油的轉(zhuǎn)化。在本文研究的范圍內(nèi)(重整溫度:350-550℃，S/C:2-7)，生物油最大轉(zhuǎn)化率和氫氣最大產(chǎn)率分別為94.7％和92.1％。合成氣中，氫氣的體積百分比約為69％，二氧化碳的體積百分比約為26％，并伴隨

3、少量的一氧化碳及其微量的甲烷生成。
　　 2.生物質(zhì)炭用于生物油重整合成氣組分調(diào)整的研究
　　 研究了利用生物質(zhì)碳催化調(diào)整生物油重整合成氣組分的過程。目的是利用生物質(zhì)炭與生物油重整合成氣中的二氧化碳反應(yīng)以實(shí)現(xiàn)降低合成氣中二氧化碳含量和增加一氧化碳含量，使得調(diào)整后的合成氣中各組分含量達(dá)到適合傳統(tǒng)甲醇合成的要求?？疾炝舜呋瘎┯昧?，調(diào)整溫度以及進(jìn)氣流速對調(diào)整效果的影響。以二氧化碳轉(zhuǎn)化率，一氧化碳產(chǎn)率和調(diào)整后合成氣中CO2/CO

4、體積比以及各組分體積含量用來評價調(diào)整效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在普通催化調(diào)整下，溫度為800℃時，二氧化碳轉(zhuǎn)化率達(dá)到了71.1％，一氧化碳產(chǎn)率為0.88，CO2/CO從調(diào)整之前的6.33降到0.28，調(diào)整后的合成氣組分也達(dá)到合成甲醇的基本要求。為了進(jìn)一步弄清調(diào)整的過程，本文還利用模擬氣研究了調(diào)整過程的基元反應(yīng)步驟，探討了調(diào)整過程二氧化碳轉(zhuǎn)化和一氧化碳生成的兩個主要反應(yīng)通道，即CO2+C→CO和CO2+ H2→CO+H2O。本文還研究了活性炭，

5、稻殼生物質(zhì)炭和鋸木屑生物質(zhì)炭用于富二氧化碳合成氣的調(diào)整過程，證明了生物質(zhì)炭中的固定碳部分和活性炭一樣可以用于富二氧化碳合成氣的調(diào)整，并且不受生物質(zhì)炭種類的影響。另外本文還探討了電流促進(jìn)的催化調(diào)整過程，結(jié)果表明在電流存在的條件下可以高效地促進(jìn)調(diào)整效果，在電流為4A，調(diào)整為600℃時，二氧化碳轉(zhuǎn)化率達(dá)到了約82％，CO2/CO下降到約為0.11;而當(dāng)溫度進(jìn)一步上升到800℃時，二氧化碳幾乎完全轉(zhuǎn)化。
　　 3.調(diào)整前后生物油重整合成

6、氣用于合成甲醇和二甲醚
　　 本文為了體現(xiàn)合成氣調(diào)整效果對液體燃料合成的影響，將模擬的調(diào)整前后生物油重整合成氣用于合成甲醇和二甲醚。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在甲醇合成中，利用調(diào)整前合成氣為原料時，最高碳轉(zhuǎn)化率和甲醇時空產(chǎn)率分別為12％和每千克催化劑每小時0.44千克甲醇;經(jīng)過調(diào)整后，碳轉(zhuǎn)化率最高達(dá)24％，最高甲醇的時空產(chǎn)率為每千克催化劑每小時1.32千克甲醇。在二甲醚合成中，最高碳轉(zhuǎn)化率從調(diào)整前的15.1％增加到調(diào)整后的84.8％，最高二