固體熱載體法褐煤和生物質(zhì)催化氣化工藝研究.pdf

1、提出一種固體熱載體褐煤/生物質(zhì)催化氣化新工藝，該工藝由固體熱載體(催化劑)與褐煤/生物質(zhì)混合，褐煤/生物質(zhì)快速加熱，催化氣化，催化劑固體顆粒加熱再生循環(huán)構(gòu)成。氣化反應(yīng)器主體為移動(dòng)床，褐煤/生物質(zhì)、催化劑(熱載體)、氣化劑和產(chǎn)氣等全并流。氣化后，固體物質(zhì)進(jìn)入提升管，通過燃燒催化劑表面積炭和部分氣化產(chǎn)物半焦，使催化劑顆粒在連續(xù)再生的同時(shí)也積蓄了褐煤/生物質(zhì)氣化所需的熱量。 在已建成的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模(1.0kg/hbiomass)的固體熱

2、載體催化氣化連續(xù)實(shí)驗(yàn)裝置中，以褐煤和生物質(zhì)為氣化原料，橄欖石為催化劑(固體熱載體)，水蒸氣為氣化劑，考察了如溫度、水蒸氣/煤(或生物質(zhì))的比率S/C(或S/B)、床層高度、原料顆粒大小、催化劑類型、氣化原料類別等工藝條件對(duì)氣化結(jié)果的影響。 結(jié)果顯示，以褐煤為氣化原料時(shí)，在實(shí)驗(yàn)研究的條件范圍內(nèi)，隨著氣化器溫度的升高，產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣中H2含量增加明顯，而且溫度升高也提高了碳轉(zhuǎn)化率和氣化效率。水蒸氣的加入有利氣化，但加入過多會(huì)降低反應(yīng)器

3、內(nèi)溫度，較佳的S/C為0.4～0.6。床層高度的增大使反應(yīng)物在反應(yīng)器中停留時(shí)間增加，有利于褐煤的氣化轉(zhuǎn)化，但床層過高會(huì)導(dǎo)致壓降過大，最佳的床層高度為0.3m。原料顆粒大小對(duì)氣化結(jié)果的影響復(fù)雜，較適合的褐煤顆粒大小為20～40目。和沙粒與石灰石相比，橄欖石催化活性明顯，而且抗磨損性能強(qiáng)。 以白松為氣化原料制富氫氣體的研究中，在實(shí)驗(yàn)研究的條件范圍內(nèi)，較佳的氣化條件為：溫度800℃，S/B=0.8，床層高度為0.4m，生物質(zhì)粒度為40

4、～60目，此時(shí)可得到83.0g/kg(daf.)的氫產(chǎn)量，產(chǎn)氣中氫氣含量高達(dá)54.35﹪，焦油含量低至0.74g/Nm3(干氣)。同時(shí)比較了白松和杏核氣化結(jié)果，可以得出杏核氣化產(chǎn)氣量較白松為少，氫產(chǎn)量較低，焦油含量較高，表明纖維素和半纖維素含量更高的生物質(zhì)在本工藝中更有利于催化氣化制氫。 最后借助熱天平手段對(duì)催化劑燒炭再生動(dòng)力學(xué)做了一個(gè)初步研究，得出了提升管中空氣燒炭的基本的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，其燒炭活化能為100-140kJ/mol。