生物質(zhì)焦油催化裂解的實驗研究.pdf

1、生物質(zhì)熱解氣化技術(shù)是一種有效制取燃氣的生物質(zhì)能源利用技術(shù)，但是氣化氣中存在著焦油含量高的問題亟待解決。常見的焦油處理方法有高溫熱裂解法和催化裂解法，由于高溫熱裂解法需要在1000~1200℃的溫度下進行，達到此溫度需要的成本較高，所以本文針對生物質(zhì)氣化過程中焦油含量高的問題，提出了生物質(zhì)焦油催化裂解的技術(shù)路線。為研究生物質(zhì)的熱解特性和生物質(zhì)焦油催化裂解特性，做了如下研究：(1)通過對四種不同的類生物質(zhì)原料木屑、稻草、橡膠和塑料在不同升溫

2、速率(10、20、30、40℃/min)下進行的熱重分析實驗，探討生物質(zhì)熱解的影響因素。通過熱重曲線分析幾種不同生物質(zhì)的熱解規(guī)律，并使用阿倫尼烏斯公式和 Coats-Redfern積分法計算熱解反應動力學參數(shù)。研究結(jié)果表明：幾種典型的生物質(zhì)熱解過程分三個階段，干燥預熱、快速失重和緩慢失重階段。隨著升溫速率的增加，熱解曲線向高溫區(qū)移動，升溫速率升高對熱解過程總失重量影響不大，但是提高升溫速率會加快熱解反應過程。塑料相對于其他三種物質(zhì)熱解失

3、重峰值溫度高出120℃以上，塑料的表觀活化能遠大于其他三種物質(zhì)，是四種物質(zhì)最難熱解的物質(zhì)。(2)進行了催化熱解實驗，由木屑在催化作用下的熱重分析實驗得知，催化劑可以使木屑熱解所需的表觀活化能降低，并降低熱解所需溫度。(3)設計研制了一套生物質(zhì)熱解催化裂解實驗系統(tǒng)，實驗爐內(nèi)管選用耐高溫、耐腐蝕、熱穩(wěn)定性及導熱性能較好的石英管，目的是使管內(nèi)溫度能夠快速升溫，用氮氣作為保護氣。本實驗臺用溫度控制柜控制溫度，使管內(nèi)溫度控制靈活、準確。(4)利用

4、生物質(zhì)催化裂解的實驗臺，控制熱解終溫及加入催化劑的量，考察熱解溫度及催化劑對熱解的影響，分析熱解焦油的產(chǎn)量、熱解殘渣的變化。結(jié)果表明隨著溫度的升高液體產(chǎn)物產(chǎn)率經(jīng)歷了先升高后減少的過程，焦油產(chǎn)率主要取決于熱解焦油的一次生成反應和二次裂解之間的競爭反應。在600℃以下時，隨著溫度升高，產(chǎn)生焦油的一次反應加劇，焦油產(chǎn)率在增加；隨著溫度的繼續(xù)升高（在高于600℃時），焦油的二次裂解反應速率增強的程度高于一次生成的反應速率，使焦油更多的裂解為輕烴