【摘要】：污泥氣化作為一種高效清潔、在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上皆可行的污泥處置方式具有較好的發(fā)展前景。但是污泥氣化過程中會(huì)產(chǎn)生大量焦油,降低了能量的利用率,危及后續(xù)管道和使用設(shè)備的安全運(yùn)行。因此如何最大程度地減少焦油含量成為污泥氣化技術(shù)推廣過程中亟待解決的關(guān)鍵問題。催化裂解是一種較為先進(jìn)有效的焦油脫除方式,得到了廣泛關(guān)注。本課題針對(duì)上述問題,設(shè)計(jì)并搭建了焦油催化裂解反應(yīng)裝置,制備了以鎳Ni為活性組分,Fe、Ce、Cu等為助劑的多種催化劑,獲得了催化劑對(duì)焦油催化裂解的影響機(jī)制,為氣化技術(shù)的推廣提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。論文以凹凸棒石為催化劑載體,采用等體積浸漬法制備了多種鎳基催化劑,在固定床反應(yīng)器中對(duì)催化劑催化裂解污泥氣化焦油模型化合物的特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,考察了反應(yīng)溫度、水碳比(S/C)、氣相停留時(shí)間、助劑等因素對(duì)模型化合物催化裂解特性的影響。結(jié)果表明:提高反應(yīng)溫度、增加水碳比(S/C)、延長(zhǎng)停留時(shí)間、添加助劑均能提高催化劑的催化活性,模型化合物轉(zhuǎn)化率明顯增加。隨著水碳比和停留時(shí)間的增加,氫氣和二氧化碳含量增加,一氧化碳含量下降,水碳比對(duì)產(chǎn)氣成分的影響更明顯。隨著反應(yīng)的溫度升高,氫氣和二氧化碳含量下降,一氧化碳含量增加。助劑含量過高導(dǎo)致催化劑催化裂解的能力減弱,模型化合物轉(zhuǎn)化率下降。在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi),增加Fe的含量,模型化合物轉(zhuǎn)化率隨之上升;當(dāng)Ce、Cu、Ca助劑含量達(dá)到3%及以上時(shí),轉(zhuǎn)化率下降明顯,甚至低于未添加助劑時(shí)的轉(zhuǎn)化率。通過改變反應(yīng)溫度和Fe負(fù)載量以及水碳比,研究了以氧化鋁γ-Al_2O_3和3A分子篩為催化劑載體制備的鐵鎳催化劑對(duì)模型化合物催化裂解的影響,并將Al_2O_3和3A分子篩以不同摻比混合制備催化劑,對(duì)催化劑的活性進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明:活性組分Ni與助劑Fe之間及Ni與載體之間相互作用,形成鎳鐵合金和鎳鋁尖晶石NiAl_2O_4,這有助于模型化合物的催化裂解。隨著反應(yīng)溫度的升高,模型化合物轉(zhuǎn)化率隨之上升,但模型化合物轉(zhuǎn)化率卻隨著Fe負(fù)載量的增加先上升后下降,當(dāng)其他條件一定,Fe負(fù)載量達(dá)到3%時(shí),模型化合物轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大值。水碳比的增加有利于模型化合物的重整反應(yīng),能夠提高模型化合物的轉(zhuǎn)化率,但過高的水碳比會(huì)阻礙反應(yīng)的進(jìn)行,降低反應(yīng)效率。對(duì)不同摻比的催化劑進(jìn)行活性研究表明,當(dāng)Al_2O_3占比增加時(shí),催化劑活性增強(qiáng),穩(wěn)定性提高,模型化合物轉(zhuǎn)化率隨之上升,繼續(xù)增加Al_2O_3含量轉(zhuǎn)化率下降,且隨著反應(yīng)的進(jìn)行,模型化合物轉(zhuǎn)化率下降明顯。Al_2O_3占比為60%時(shí)為催化劑最佳制備條件。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ426;X703
【圖文】：

圖 2-2 便攜式紅外煤氣分析儀程中，采用便攜式紅外煤氣分析儀對(duì)產(chǎn)氣oard-3100P 系列便攜紅外煤氣分析儀最多、CnHm、H2、O2，其中 CO、CO2、CH MEMS 的 TCD 熱導(dǎo)技術(shù)測(cè)量、O2采用計(jì)算方法。便攜式煤氣分析儀對(duì)所測(cè)氣體飛灰等雜質(zhì)，可在分析儀之前設(shè)置過濾干移的問題，因此在使用之前應(yīng)對(duì)氣體成分表 2.1 所示。表 2.1 煤氣分析儀技術(shù)參數(shù)量組分 量程 測(cè)量CO 0~30% 紅外CO20~30% 紅外CH40~10% 紅外

圖 2-3 微型蠕動(dòng)泵射，是通過對(duì)材料的 X 射線衍射和衍射圖構(gòu)或形態(tài)等信息的研究手段。本實(shí)驗(yàn)所采 X 射線衍射儀，如圖 2-4。X 射線衍射，電壓 40kV，電流 100mA，2θ/θ偶合連續(xù)

【參考文獻(xiàn)】

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1 陶君;陸強(qiáng);冉澤朋;王孝強(qiáng);董長(zhǎng)青;杜小澤;;Ni-CeO_2/γ-Al_2O_3催化甲苯水蒸氣重整的實(shí)驗(yàn)研究[J];可再生能源;2014年10期

2 張輝;胡勤海;吳祖成;潘慧云;;城市污泥能源化利用研究進(jìn)展[J];化工進(jìn)展;2013年05期

3 譚震;梁財(cái);程力;吳榮兵;陳梅珊;;氧化高鎳/凹凸棒石催化下的焦油CO_2重整特性研究[J];能源研究與利用;2013年01期

4 盧雯;孔猛;楊琦;范浙永;費(fèi)金華;鄭小明;;載體對(duì)鎳基催化劑及其甲苯水蒸氣重整性能的影響[J];化學(xué)反應(yīng)工程與工藝;2012年03期

5 陳天虎;施培超;張先龍;宋磊;石瑩;李金虎;;Ni/凹凸棒石催化裂解生物質(zhì)焦油組分甲苯[J];太陽(yáng)能學(xué)報(bào);2011年10期

6 鮑振博;靳登超;劉玉樂;郭俊旺;;生物質(zhì)氣化中焦油的產(chǎn)生及處理方法[J];農(nóng)機(jī)化研究;2011年08期

7 王燕;曹建亮;孫廣;余明高;張戰(zhàn)營(yíng);;凹凸棒粘土負(fù)載CuO催化劑的制備及催化甲苯燃燒性能研究[J];材料導(dǎo)報(bào);2011年12期

8 彭書傳;宋磊;張先龍;周凱華;陳天虎;;凹凸棒石粘土催化裂解生物質(zhì)焦油模型化合物的實(shí)驗(yàn)研究[J];礦物學(xué)報(bào);2010年03期

9 劉海波;陳天虎;張先龍;李金虎;常冬寅;宋磊;;助劑對(duì)鎳基催化劑催化裂解生物質(zhì)氣化焦油性能的影響[J];催化學(xué)報(bào);2010年04期

10 傅劍敏;徐江鋒;許海芳;張波;張樂軍;令狐文生;;污水處理廠污泥處理研究進(jìn)展[J];能源與環(huán)境;2009年04期

本文編號(hào)：2720255