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摘要:以木炭为原料,选用KOH、K2CO3、KHCO3、KNO3为催化剂,在上吸式固定床气化炉中,进行水蒸气催化气化制取合成气实验.考察了不同催化剂、催化剂用量、水蒸气流量、气化温度对木炭水蒸气气化的炭转化率、产氢率、气体组成体积分数和H2/CO值的影响.实验通过炭吸收催化剂溶液来负载催化剂,实验结果表明:4种催化剂都可提高木炭气化效率,在浸渍相同质量分数的催化剂溶液下,催化活性顺序为KOH>K2CO3>KHCO3>KNO3.碳转化率及产氢率都随着催化剂溶液浓度的增加而增大,但浓度过高增加趋势逐渐变缓,催化剂溶液质量分数在4%~6%较为合适.增加水蒸气流量,气体产物中H2体积分数增大,H2/CO值增大.升高温度可促进炭气化反应,950℃时碳转化率和产氢率分别达到98.7%和145.23g/kg.实验可得到H2/CO比1.53~4.09范围间的合成气,可用于合成甲醇、甲烷、二甲醚等燃料....
摘要:以生物质炭为原料在上吸式固定床气化炉中进行水蒸气气化制备富氢合成气,考察了不同原料、粒径和催化剂对生物质炭水蒸气气化影响.结果表明,不同类型炭气化结果存在较大差异,其中木片炭气化结果最优,其次是玉米芯炭和稻壳炭,秸秆炭气化结果最差,木片炭产氢率最大为222.8g/kg.粒径的改变主要影响炭转化率,炭转化率随着粒径的增加呈增加趋势.通过炭吸收方式负载催化剂为有效的方法,其中在相同钾盐质量分数下,KOH催化能力较优于K2CO3,且气化速率为未加催化剂条件下的两倍.炭转化率随着碱液浓度的增加而增加,但浓度过高会增加灰分含量从而不利于产氢率,玉米芯炭催化气化最高产氢率为197.8g/kg,在碱质量分数为6%下获得....
摘要:生物质水蒸气气化是有效的热化学转化手段,可将原材料转化为富氢合成气,气体应用更加广泛,有替代化石能源制氢的潜在价值.不同的生物质资源气化和产氢能力存在差异,物料的选择对气化制取富氢合成气至关重要,而调整气化操作参数包括反应温度、水蒸气加入量、催化剂和吸收剂等可进一步优化合成气质量,提升氢气含量.本文首先综述了不同操作条件对生物质水蒸气气化制取富氢合成气的影响.其次,介绍了生物质炭气化制取富氢合成气的研究现状,炭气化可制得高品质的富氢合成气,但过程受动力学限制,需要加入催化剂以提升炭气化速率.文中还简述了以钾盐为催化剂时的催化机理,并展望了富氢合成气的应用,包括制备高纯氢应用于燃料电池和制备合成天然气....
摘要:在高温固定床反应器中,以木屑炭为原料,进行木屑炭CO2气化的特性研究.考察了气化温度和CO2流量对燃气各组分体积分数、热值、固体产率、产气率的影响.结果表明:随着气化温度从750℃升高到950℃,CO体积分数明显增加,CO2体积分数明显减少,燃气热值增加较明显,而从950℃升高到1 050℃时,燃气热值增加趋势减缓.CO2作为气化介质,随着其流量增加,固体产率减少,气体产率增加,燃气组分中CO2体积分数明显增加,CO体积分数先增加后减少,燃气热值先增大后减小.CO2流量为15 mL/(min·g)时,燃气热值最大.气化温度950℃、CO2流量15 mL/(min·g)为较佳的气化条件,此时气化制备的气体中CO体积分数为51.51%,CO2体积分数为37.99%,燃气热值为8.03 MJ/m3,产气率为0.78 L/g....
摘要:以木屑炭为原料,在上吸式固定床气化炉中进行水蒸气气化制备合成气,考察了温度和水蒸气流量对木屑炭水蒸气气化的产物分布、炭转化率、产气率、组成含量和H2/CO值的影响.结果表明:升高温度有助于木屑炭气化,炭转化率和产气率分别在950℃下达到最大值99.2%和4.16 L/g,但温度升高会导致H2从65.8%降至61.2%,同时H2/CO也呈下降趋势,从10.3降至3.35;水蒸气流量的增加可提升H2,从59.8%升至62%,但流量升至0.6 g/min时气化结果趋于稳定.水蒸气气化的最佳操作条件为900℃,水蒸气流量0.6 g/min,此条件下炭转化率、产气率和热值分别达到93.3%、4.06 L/g和9.04 MJ/m3,H2/CO值为4.11,适合于合成甲烷....
摘要:在高温固定床反应器中,对木屑半焦进行高温水蒸气气化制备富氧燃气.在温度700~900℃、水蒸气流量0.11 ~0.32 g/(min·g)(以焦炭计,下同)条件下,研究了气化温度和水蒸气流量对水蒸气气化制备燃气中的氢气含量、产气率、热值以及燃气中各组分体积分数的影响.研究表明:水蒸气通入过量会造成燃气热值的降低;在气化温度900℃、水蒸气流量0.32 g/(rmin·g)时,燃气中氢气达到62.53%,燃气热值为8.99 MJ/Nm3,燃气产率为2.75 L/g.利用容积反应模型和未反应收缩核模型拟合试验数据得到了相应的动力学参数,发现未反应收缩核模型比容积反应模型可以更好的描述木屑半焦的水蒸气气化行为,容积反应模型所得到活化能为88.67KJ(mol·K),指前因子为2 976.55 min-1,未反应收缩核模型所得活化能为91.78 kJ/(mol·K),指前因子为2 872.82 min-1....
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CSTPCD 北大核心
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摘要:以松木屑为生物质原料,水蒸气为气化介质,使用自制镍基复合催化剂Ni-CaO,在固定床气化炉中进行生物质催化气化反应,考察了催化剂用量、气化温度和水蒸气流量对生物质水蒸气气化制氢特性的影响.结果表明,当催化剂与原料质量比由0增加至1.5时,H2体积分数由45.58%增至60.23%,产氢率由38.80g/kg增至93.75g/kg,当催化剂与原料质量比为2时,两者均有增加,但是变化不明显.温度从700℃增至750℃时,燃气中H2的体积分数由54.24%增至60.23%,CO2由21.09%降至13.18%,继续升高温度,H2的体积分数和燃气热值均逐渐降低,以Ni-CaO为催化剂时750℃是制取富氢燃气的最佳气化温度.当气化温度为750℃,催化剂与原料质量比为1.5,水蒸气通入量为0.34g/(min·g)时,H2体积分数为60.23%,产氢率为93.75g/kg,燃气热值为12.13MJ/m3....
摘要:以木屑为生物质原料,水蒸气为气化介质,CaO为催化剂,在固定床气化炉中进行生物质催化气化制取富氢燃气,考察了CaO与木屑中碳元素的物质的量比(n(Ca)/n(C))、气化温度和水蒸气流量对生物质水蒸气气化特性的影响.结果表明,当n(Ca)/n(C)由0增加至1.0时,H2体积分数由45.58%增至58.62%,产气率由1.04 m3/kg增至1.38 m3/kg,当n(Ca)/n(C)继续增至1.5时,两者均有增加,但是变化不明显;气化温度从700 ℃增至750 ℃时,产气中H2体积分数由51.78%增至58.62%,CO2由19.89%降至12.60%,继续升高温度,H2体积分数逐渐降低,燃气热值也降低;水蒸气流量由0.1 g/(min·g)增至0.34 g/(min·g)时,H2的体积分数由58.62%增至62.55%,水蒸气流量继续增大时,H2的体积分数和产氢率降低,燃气热值也降低.通过实验选择的最佳气化条件为以CaO为催化剂,n(Ca)/n(C)为1,气化温度750 ℃,水蒸气流量为0.34 g/(min·g),此时,制取的富氢燃气中H2体积分数达到最大为62.55%,产氢率为85.08 g/kg,燃气热值为11.41 MJ/m3....
摘要:通过对黑松(Pinus thunbergii Parl.)松针进行低温热解,利用萃取的方法进行油水分离后,采用气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass spectrometer,简称GC-MS)仪分析检测热解油的组成。结果表明:从黑松松针热解油中鉴定出75个组分,占总峰面积的95.42%,主要成分为3-异丙烯基-5,5-二甲基-环戊烯(29.21%)、蒎烯(10.57%)、苯酚(7.99%)、1-石竹烯(7.18%)、萜品油烯(3.16%)、α-松油醇(3.12%)等。这些组分被广泛应用于香精配制、香料合成、医学制药、合成树脂等领域。...
摘要:以木屑为原料,利用高温固定床反应器,通过高温水蒸气气化制取富氢燃气,考察了气化温度(750~1000℃)和水蒸气流量(0.290~1.409 g/min)对燃气中H2的体积分数、热值、产气率等指标的影响.实验结果表明:不同的气化温度和水蒸气流量对燃气各组分体积分数有很大的影响,较高的气化温度和适当的水蒸气引入量有利于氢气的产生,但是过高的温度和过量水蒸气的引入会造成燃气热值降低.综合考虑各方面影响,水蒸气气化的最适条件为气化温度900℃,水蒸气流量1.033 g/min,在该条件下,所制得的气化燃气中H2体积分数为45.74%,热值为11.69 MJ/m3,产气率为1.96 L/g....
摘要:以黑松松针为原料,采用水蒸气蒸馏的方法提取挥发油.经气相色谱-质谱联用分析,共分离和鉴定出45种化学成分,主要为β-蒎烯(28.49%)、α-蒎烯(13.55%)、氧化石竹烯(7.79%)、双戊烯(4.30%)、1-石竹烯(3.77%)、莰烯(1.36%)、α-石竹烯(1.16%)、长叶烯(0.86%)等烯烃类物质,其次还有α-松油醇(3.40%)、叶醇(1.44%)、4-萜烯醇(0.49%)等醇类物质,另外还检测出一些芳香烃化合物,如醛、酮、酚以及酸类物质等....
[硕士论文] 贾爽
生物质能源与材料 中国林业科学研究院 2018(学位年度)
摘要:氢能作为清洁、高效的能源载体具有替代化石资源的潜在价值,而生物质气化制氢是很有前景的制氢技术之一。生物质气化制氢最主要问题是合成气中氢气体积分数低且产物中焦油含量高。生物质炭化技术可有效减少原料中挥发分的含量,以炭为原料气化可有效避免焦油对气化进程的影响。此外,原料炭化后具有高的吸水性,可于催化剂溶液中浸渍吸收达到负载催化剂的目的,从而提升炭气化速率。本文主要以炭化后的生物质:木屑炭、木片炭、玉米芯炭等为原料,在固定床上吸式气化炉中进行生物质炭催化水蒸气气化制取富氢合成气的研究,主要的研究内容和成果如下:
  1、研究了生物质炭水蒸气气化制取富氢合成气,考察了反应温度(750~950℃)、水蒸气流量(0.2~1.0 g/min)、不同类型炭和粒径对生物质炭气化特性的影响。首先,以生物质炭为原料水蒸气气化可制得氢气体积分数高的合成气(>60%),合成气中H2/CO值能达到3左右,在相同的气化条件下,木片炭产氢率最高可达222.8 g/kg。以木片炭和玉米芯炭为对象,探究了粒径对气化结果的影响,研究表明粒径对气体组分影响较小,但随着粒径增大炭转化率呈提升趋势,而大粒径可有效避免过程夹带损失。以木屑炭为原料研究了反应温度和水蒸气流量的影响,反应温度和水蒸气流量的升高有利于生物质炭气化,炭转化率、产气率和产氢率均随着温度和水蒸气流量的增加而增加。但高温不利于H2体积分数,随着温度从800℃升高至950℃,H2体积分数从65.8%下降至61.2%,CO体积分数有明显的提升而CO2体积分数有所下降,H2/CO降至3.35。水蒸气流量的增加尽管能促进氢气体积分数,但过多的水蒸气对气化结果影响较小,最适合的水蒸气流量在0.4~0.6 g/min之间。
  2、以块状的玉米芯炭为原料并于催化剂溶液中浸渍吸收负载催化剂,探究了不同催化剂(KOH、NaOH、K2CO3和Na2CO3)、催化剂溶液质量分数、反应温度和水蒸气流量对玉米芯炭水蒸气气化结果的影响。通过块状的玉米芯炭于催化剂溶液中浸渍吸收催化剂为有效的方法,炭气化速率大幅度提升。吸收催化剂后对各气体组分体积分数影响较小,但炭转化率、产气率和产氢率均有明显的增加。以KOH溶液预处理时可得到最大产氢率。四种催化剂的催化能力:KOH和NaOH略大于K2CO3和Na2CO3。催化剂溶液(KOH)质量分数的提升可增加催化剂的负载量,更有利于炭气化,气体中CO2体积分数降低、CO体积分数升高、H2体积分数略微下降。而产氢率随着催化剂溶液质量分数增加呈现先升高后降低的趋势,最大产氢率为197.8 g/kg,在催化剂溶液质量分数(KOH)为6%时取得。温度和水蒸气流量对炭气化结果的影响和未添加催化剂时相似,但以达到相同的炭转化率为目的时,在有催化剂的条件下反应时间可缩短一半,水蒸气消耗量也可大幅度缩减。
  3、以木片炭为原料,以相同的催化剂负载方法探究了不同催化剂(KOH、K2CO3、CH3COOK和KCl)、催化剂溶液质量分数、反应温度和气化剂对木片炭气化结果的影响。KOH和K2CO3对木片炭气化催化效果相近,气体组分中CO体积分数可观察到明显的提升,H2体积分数和CO2体积分数有所下降,炭转化率和产氢率同样也观察到明显的提升;CH3COOK的催化活性低于KOH和K2CO3,各组分变化程度不如以KOH和K2CO3为催化剂时显著,炭转率和产氢率也偏低;KCl对木片炭气化催化效果不显著。四种催化剂催化活性为:KOH≈K2CO3>CH3COOK>KCl。催化剂溶液质量分数(KOH)对木片炭气化结果的影响和玉米芯炭类似,气体中H2体积分数和CO2体积分数降低,CO体积分数升高,产氢率最大为197.2 g/kg,在溶液质量分数为6%时取得。温度和水蒸气流量对木片炭气化结果的影响始终和未添加催化剂时一致。氧气的加入可提升炭转化率,并调控合成气中H2/CO,但ER值升高不利于产氢,H2体积分数和产氢率均随ER值升高而降低,CO体积分数呈现先增加后减少的趋势,CO2体积分数持续上升,因此ER值不宜过大,0.2~0.3之间为较合适的ER值。
  本研究以生物质炭为原料进行催化水蒸气气化制取富氢合成气,利用炭于催化剂溶液中浸渍吸收为有效的方法,气化速率大幅度提升,气化产物中无焦油产生且合成气中氢气体积分数可达60%左右,H2/CO值可在1.0~4.0之间变化,能满足广泛的应用。
[专利] 发明专利 CN201610954356.8
摘要:一种生物质气化制取富氢燃气复合催化剂及其制备方法。该催化剂采用分步浸渍法制备,制备步骤为:第一步,将CaO置于马弗炉中煅烧,然后进行研磨筛分,制备出CaO载体颗粒;第二步,将CaO载体颗粒与Ni(NO3)2·6H2O晶体的水溶液混合,搅拌浸后干燥,然后将所得试样置于马弗炉中煅烧,将煅烧完毕的产物置于干燥器内冷却至室温,进行研磨;第三步,将步骤二制备得到的产物与Fe(NO3)3·9H2O晶体的水溶液混合,搅拌浸渍后干燥,然后将所得试样置于马弗炉中煅烧,将煅烧完毕的产物置于干燥器内冷却至室温,进行研磨;第四步,将得到的催化剂进行成型,然后进行筛分得到成品催化剂。本发明制备得到的复合催化剂应用于生物质催化气化反应,具有制备的燃气中H2体积分数高、催化活性高、抗烧结和抗积碳能力强等优点。
[专利] 发明专利 CN201610956730.8
摘要:一种木屑炭高温水蒸气气化制取富氢燃气的方法及装置。它是以木屑炭为原料,水蒸气为气化介质制取富氢燃气,主要过程包括:木屑炭螺旋进料、水蒸气发生、木屑炭气化、富氢燃气冷却。水蒸气前期由水蒸气发生器提供,系统稳定后由余热回收装置提供,反应器温度800~950℃。在适当的反应温度、水蒸气流量、原料粒径、反应时间等工艺条件下制取富氢燃气。采用此方法可得到氢气体积分数61.2%~65.8%,最大氢气产率113.5mmol/g的富氢燃气。具有燃气中氢气体积分数高,无焦油产生,气化装置结构简单等优点,富氢燃气可应用于制备高纯度氢气、合成天然气和液体燃料甲醇、二甲醚等用途。
[专利] 发明专利 CN201610889394.X
摘要:生物质气化制取富氢燃气的复合催化剂及其制备方法,各组分含量以重量份计:NiO:5~20份,CeO2:5~10份,ZrO2:5~10份,白云石:60~80份;制备工艺包括载体预处理、主活性组分的引入、助活性组分的引入和催化剂的成型。本发明制备得到的复合催化剂产气中H2体积分数高、催化活性高、强度好、抗烧结和抗积碳能力强等。
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