生物质催化热解二次气相反应的研究

论文摘要

本研究项目是从植物系生物质中,通过低温催化热解的方式,对二次气相反应的产物进行研究,涉及催化动力学以及流态化技术等领域。对于农林废弃物等固废处理和利用及其资源化,具有一定的参考价值和开拓性,在生物质能的利用和转化及环境保护方面具有积极的意义。为了更加深入地研究生物质在常压低温下的催化热解特性,为生物质的应用进一步研究提供参考数据。本文利用粉粒流化床反应器对生物质的催化热解进行系统研究,并与热重方法相结合,建立动力学参数综合考察不同生物质,不同催化剂,不同操作条件以及催化剂活化对生物质催化热解二次气相反应的影响。实验结果表明：随着升温速率的增加,失重和失重速率曲线均向高温区轻微移动,樟子松木的最大失重速率及其对应温度要比棉花秆的最大失重速率及其对应温度高,且热解稳定性相对较高;秸秆类生物质热解产物低分子化程度比木材类高;与催化剂NiMo-A的作用相比,当选择CoMo-A为催化剂时,苯的收率明显增大；CoMo-A、 NiMo-A催化剂对樟子松木HCG率影响较大,而对稻壳HCG收率几乎没影响；在加入γ-Al2O3、NiMo-A、CoMo-A任何一种催化剂的情况下,对樟子松木热解生成轻质芳烃的程度相差不大,而对稻壳而言,若目标产物为轻质芳烃,加入CoMo-A催化剂无疑是最好的选择；温度的升高对稻壳的产生可冷凝气体和氢气的影响大于樟子松木；在CoMo-A催化剂的条件下,863K时,HCL的收率可达到6.3wt%,daf,与非催化过程1173K条件下的HCL相比,不仅收率提高了2倍,而且热解温度下降了310K；CoMo-A催化剂随着活化次数的增大,H2和IOG收率有逐渐减小的趋势,说明催化剂在六次活化实验过程中部分活性位产生不可逆失活,催化剂活性降低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 生物质能源概述
• 1.1.1 生物质能源的特点
• 1.1.2 生物质能的利用现状
• 1.1.3 生物质能利用的发展趋势
• 1.2 生物质催化热解的研究
• 1.2.1 生物质催化热解机理
• 1.2.2 影响生物质催化热解的因素
• 1.2.3 生物质催化热解的产物的研究
• 1.3 研究背景及主要研究内容
• 1.3.1 研究目的及意义
• 1.3.2 研究背景
• 1.3.3 研究方法和实验设计
• 1.3.4 主要研究内容
• 2 生物质的热重分析及热解动力学研究
• 2.1 实验用原料
• 2.2 热重分析
• 2.3 动力学模型的建立
• 2.4 实验结果及分析
• 2.4.1 失重试验的热结特性分析
• 2.4.2 动力学参数的确定
• 2.5 本章小结
• 3 操作条件及不同催化剂对生物质催化热解二次气相反应的研究
• 3.1 试验原理
• 3.2 生物质试样制备及催化剂表征
• 3.3 实验流程
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 生物质种类对催化热解二次气相反应的影响
• 3.4.2 不同催化剂对生物质催化热解二次气相反应的影响
• 3.4.3 静止床层高度与流化气速对生物质催化热解二次气相反应的影响
• 3.4.4 热解温度对生物质催化热解二次气相反应的影响
• 3.5 本章小结
• 4 催化剂活化对二次气相反应的影响
• 5 结论
• 6 展望
• 7 参考文献
• 8 论文发表情况
• 9 致谢