生物質(zhì)合成氣甲烷化新工藝研究.pdf

1、我國(guó)資源分布的特點(diǎn)是“富煤、貧油、少氣”，煤炭資源作為主要的能源在使用過(guò)程中所造成的環(huán)境污染使發(fā)展受到限制。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們對(duì)于新型能源的需求越來(lái)越大。如何在不影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)尋求污染小，可再生的能源成為當(dāng)今世界的難題。
　　我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)具有豐富的生物質(zhì)資源，但傳統(tǒng)上農(nóng)村大部分的生物質(zhì)都以直接燃燒的方式使用，不僅造成嚴(yán)重的霧霾污染，且熱效率低。如何合理使用生物質(zhì)能源已引起了人們廣泛的關(guān)注。利用生物質(zhì)制得合成氣不僅可

2、以作為化工原料還可以作為民用燃?xì)馐褂谩Ｎ覈?guó)目前生物制合成氣中的CO含量達(dá)到20％以上，而我國(guó)民用燃?xì)獾臉?biāo)準(zhǔn)是CO含量低于10%。將生物質(zhì)合成氣中的CO與H2發(fā)生甲烷化反應(yīng)，一方面可以降低 CO的含量，達(dá)到民用燃?xì)獾臉?biāo)準(zhǔn)，同時(shí)產(chǎn)生的CH4又是一種高熱值的清潔能源。所以對(duì)生物質(zhì)合成氣進(jìn)行甲烷化反應(yīng)是一條經(jīng)濟(jì)便捷的路線。
　　本論文合成了Ni基催化劑，考察了該催化劑在H2/CO為3:1的條件下催化劑的性能。探討了沉淀劑、還原溫度、空速等

3、因素對(duì)反應(yīng)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，尿素沉淀負(fù)載法制備的催化劑8NiO/γ-Al2O3的性能最佳。當(dāng)催化劑在500℃下還原3 h，反應(yīng)空速為10000 h-1~15000 h-1，反應(yīng)溫度為350℃的條件下，CO轉(zhuǎn)化率高達(dá)100%，CH4的收率達(dá)到95%。該催化劑與NiO含量為18%的商業(yè)化催化劑性能基本一致。
　　由于生物質(zhì)合成氣的H2/CO比低，影響甲烷的收率。為了提高反應(yīng)體系中H2/CO比，本論文將水煤氣變換與甲烷化反應(yīng)偶合在一

4、起?？疾榇呋瘎┓N類、空速、還原溫度、進(jìn)水量、顆粒填充度、顆粒粒度等因素對(duì)偶合反應(yīng)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在水煤氣反應(yīng)段選擇 Cu-Zn系催化劑，以石英砂為稀釋劑，催化劑與稀釋劑質(zhì)量比為1:2，進(jìn)水量為0.02 mL/min，甲烷化反應(yīng)段用NiO含量為18%的商業(yè)化催化劑，空速為15000 h-1，還原溫度為450℃，催化劑粒度為40-60目的工藝條件下，商業(yè)Ni基催化劑的甲烷化催化性能最佳，其中CO轉(zhuǎn)化率達(dá)100%。得到符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的民用