堿金屬K對(duì)生物質(zhì)水蒸氣催化氣化增強(qiáng)制氫特性影響研究.pdf

1、氫能是一種優(yōu)勢(shì)明顯的清潔能源，而采用生物質(zhì)代替化石燃料制取氫氣是極具發(fā)展前景的新工藝，Ca基生物質(zhì)增強(qiáng)氣化具有 CO2排放低的優(yōu)點(diǎn)，近年來得到人們的廣泛關(guān)注和青睞。將基于 CO2捕集的生物質(zhì)強(qiáng)化制氫與 K鹽的低溫催化相結(jié)合，把當(dāng)前制氫工藝從高溫向低溫轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)高效催化氣化制氫新工藝。本研究在自然基金“基于CO2捕集的秸稈低溫催化氣化制氫過程機(jī)理研究（51306066）”支持下對(duì)堿金屬K對(duì)生物質(zhì)水蒸氣催化氣化增強(qiáng)制氫的影響進(jìn)行系統(tǒng)研究。主

2、要內(nèi)容如下：
　　首先，采用固定床氣化反應(yīng)系統(tǒng)結(jié)合氣相色譜儀研究了K2CO3、KCl、CH3COOK以及K2SO4的添加對(duì)生物質(zhì)水蒸氣氣化制取富氫氣體的影響。研究發(fā)現(xiàn)在低溫、低水蒸氣量條件下，K2CO3對(duì)麥稈熱解的催化作用占主導(dǎo)地位；隨氣化溫度和S/B的增加，K2CO3對(duì)麥稈焦的水蒸氣氣化催化作用逐漸增強(qiáng)，在700℃、S/B為4時(shí)達(dá)到最大。K2SO4和KCl的添加會(huì)促進(jìn)焦炭的生成而抑制H2產(chǎn)成，K2CO3和CH3COOK則都會(huì)顯著

3、促進(jìn)麥稈的水蒸氣氣化制取H2，并且K2CO3的催化效果要優(yōu)于CH3COOK。
　　其次，采用兩段式分級(jí)氣化系統(tǒng)研究KCl、K2CO3和K2SO4的添加對(duì)CaO催化吸收劑麥稈熱解揮發(fā)分水蒸氣重整反應(yīng)影響。結(jié)果表明少量（0.25wt.％）KCl的添加對(duì)CaO碳酸化性能提升更明顯，而過量（5wt.%）KCl對(duì)CaO催化性能提升更高。對(duì)于0.25wt.%KCl/CaO，最佳反應(yīng)溫度為650℃，水蒸氣注射速率為0.1-0.15 g/min，

4、此時(shí)催化吸收劑碳酸化性能最高。不同K鹽對(duì)CaO影響各不相同：與KCl不同，少量K2CO3雖會(huì)略微抑制 CaO碳酸化性能，但同時(shí)能有效抑制重整反應(yīng)中 CO2的產(chǎn)生；K2SO4在提升CaO碳酸化性能的同時(shí)卻明顯抑制麥稈熱解揮發(fā)分水蒸氣重整反應(yīng)。
　　最后，選取KCl和K2CO3在5wt.%和0.25wt.%高低兩種濃度下，深入研究鉀鹽對(duì)CaO循環(huán)催化特性的影響，循環(huán)反應(yīng)5次。結(jié)果表明對(duì)于純CaO，隨循環(huán)次數(shù)增加，催化劑活性不穩(wěn)定，整體