论文摘要
生物质气化技术是生物质能利用的最有效的方法之一,而气化过程中产生的副产物焦油具有极大的危害性。它在低温（<200℃）状态下凝结为液体,与水、炭黑和飞灰等结合在一起,堵塞管道和设备,降低整个装置的效率,增加成本。因此,如何高效、环保的去除焦油已成为近几年人们研究的热点。本文在前人研究的基础上,以甲苯为生物质焦油模型化合物,在小型催化剂评价装置上,对甲苯的热裂解及催化裂解进行了研究。本研究的主要内容包括以下几个方面：（1）在小型催化剂评价装置上,研究了反应温度对甲苯热裂解率、析碳率及产气率的影响,并分析了甲苯热裂解之后产物的主要成分。（2）在甲苯热裂解实验基础上,考察了焙烧温度、焙烧时间、反应温度、接触时间和S/C质量比对甲苯催化裂解的裂解率、析碳率和产气率的影响。（3）相同条件下,考察了不同组分的催化剂对甲苯的催化裂解性能的影响。实验结果表明：甲苯在高温条件下发生了热裂解及缩聚反应后,生成了稠环化合物,碳及可燃性气体。在热裂解实验中,反应温度为800℃时,甲苯的热裂解率为64.53%,随着反应温度的升高,甲苯的热裂解率也不断升高,当温度达到900℃时,甲苯的热裂解率为79.19%。这主要是由于甲苯的热裂解是吸热反应,温度升高,有利于反应的进行。在热裂解实验基础上,进行了甲苯的催化裂解研究,发现催化剂的焙烧温度和焙烧时间对催化剂活性具有较大的影响,焙烧温度越高,焙烧时间越长,催化剂的比表面积减小,催化活性降低。通过测试不同焙烧温度及焙烧时间的NiO/Al2O3催化剂性能可知,在650℃焙烧6.0 h的NiO/Al2O3催化剂活性较好,不仅提高了甲苯的裂解率,同时减少了析碳量,使甲苯生成了更多的轻组分气体。在相同条件下,比较不同组分的催化剂对甲苯的裂解性能,催化效果排列为：Co>Co/La2O3>NiO/CeO2/Al2O3-a>NiO/Al2O3>NiO/CeO2/Al2O3-c>Ni> NiO/CeO2/Al2O3-b>Ni/La2O3>Al2O3。其中,Co、Co/La2O3和NiO/CeO2/Al2O3-a做甲苯催化裂解反应的催化剂时,可使甲苯的裂解率达到95%以上。