城市生活垃圾催化热解制氢实验研究

论文摘要

随着经济的发展和城市化进程的加快,城市生活垃圾总量迅速增多,对环境构成极大的威胁。垃圾热解技术以其二次污染小,无害化,资源化程度高的特点,成为垃圾处理的重要方向。同时垃圾中含有大量制氢资源,具备热解制氢的可能性。本论文通过探讨在催化的条件下,使得垃圾热解产物进一步催化重整从而提高实验产气量和气态产品的产氢率以达到资源回用,循环经济的目的。本研究使用自行设计和制造的、旨在模拟工业化实际设备中热解特性的小型可连续进料的外热式催化热解实验装置,以城市生活垃圾为实验物料,主要考察了白云石、镍基、稀土三类催化剂对产气产氢特性的影响。并在每种催化剂条件下,考察一些主要参变量的影响规律,包括热解温度（750℃～900℃）,螺旋进料器的进料速度（25转/分～40转/分）,催化剂粉末按比例混合物料进料（0～10%）。实验结果表明,催化剂的添加能明显提高产气量和气态产品的H2含量,并且给出了在实验范围内使用各种催化剂的最佳产氢工艺参数:以白云石为催化剂的条件下,最佳产氢工艺条件是:热解温度900℃,转速为30转/分,白云石粉末按10%比例混合进料,这时产气量为0.89L/g ,H2含量为40.9%;以纳米NiO/γ-Al2O3为催化剂时,最佳产氢工艺条件是:热解温度900℃,转速为30转/分,纳米NiO粉末按5%比例混合进料,这时产气量为1.25L/g,H2含量为56.8%;以纳米NiO/赤泥为催化剂时,最佳产氢工艺条件是:热解温度900℃,转速为30转/分,纳米NiO粉末按5%比例混合进料,这时产气量为1.12L/g,H2含量为44.6%,;以稀土为催化剂时,最佳产氢工艺条件是:热解温度750℃,转速为30转/分,催化剂粉末按5%比例混合进料,这时产气量为0.85L/g,H2含量为31.4%。实验过程中稀土催化剂在800℃左右有失活迹象,对于其他几种催化剂,相对于不使用催化剂,在相同实验条件下,产气量和产气率的增幅顺序为:纳米NiO/γ-Al2O3>纳米NiO/赤泥>白云石。在实验范围内,各种催化剂对焦油去除效果依次为:纳米NiO/γ-Al2O3>稀土>NiO/赤泥>白云石,对半焦的催化裂解效果依次为:纳米NiO/γ-Al2O3>NiO/赤泥>稀土>白云石。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪言
• 1.1 城市生活垃圾的特点及危害
• 1.2 国内外生活垃圾处理方法
• 1.3 制氢技术概况
• 1.4 热解技术及其机理
• 1.5 研究意义及内容
• 2 实验装置及方法
• 2.1 实验装置
• 2.2 实验分析仪器
• 2.3 物料来源及组成
• 2.4 实验方法与流程
• 2.5 催化剂的选择
• 2.6 本章小结
• 3 催化剂对热解制氢的影响
• 3.1 不使用催化剂的热解制氢实验
• 3.2 白云石催化剂对热解制氢影响
• 3.3 镍基催化剂对热解制氢的影响
• 3.4 稀土催化剂对热解制氢影响
• 3.5 催化剂组合的热解制氢实验
• 3.6 不同催化剂实验的分析与讨论
• 3.7 本章小结
• 4 焦油和半焦的分析
• 4.1 焦油分析
• 4.2 半焦分析
• 4.3 本章小结
• 5 结论与建议
• 5.1 主要研究结论
• 5.2 论文创新点
• 5.3 工作的进一步建议
• 致谢
• 参考文献