氣化技術(shù)的出現(xiàn),為生活垃圾無害化資源化處理應(yīng)用提供了技術(shù)支持,但由于設(shè)計工況、運行參數(shù)等限制,造成氣化過程中副產(chǎn)物焦油的產(chǎn)生,焦油的出現(xiàn)極大限制了此技術(shù)的廣泛利用。因此選取合適的焦油脫除方法是生活垃圾高效資源化利用的關(guān)鍵。生物炭作為生物質(zhì)廢棄物熱解氣化后的產(chǎn)物之一,因其低廉的價格,豐富的孔隙結(jié)構(gòu)以及良好的催化性能而成為了一種頗具潛力的催化劑。本文利用三段水平式氣化爐進(jìn)行炭基催化劑原位催化裂解生活垃圾氣化焦油的實驗研究,考察了氣化運行參數(shù)以及炭基催化劑負(fù)載金屬種類、濃度等對焦油裂解性能的影響。在焦油原位非催化裂解實驗中,反應(yīng)溫度作為影響焦油裂解的主要因素之一,在焦油三相裂解產(chǎn)物的分布上表現(xiàn)的尤為突出,隨著反應(yīng)溫度的升高,焦油裂解產(chǎn)物中炭黑固體成分占比增大;當(dāng)水蒸氣濃度為6%時焦油裂解率達(dá)到最佳,當(dāng)水蒸氣濃度為12%時焦油裂解產(chǎn)氣率最高。生物炭作為炭基催化劑的載體,其活化性能的高低決定著炭基催化劑對焦油裂解能力的水平。制炭溫度作為影響生物炭活性的重要因素之一,在500℃制炭溫度下得到的生物炭孔隙最為豐富,比表面積最大。經(jīng)CO₂活化后生物炭孔隙結(jié)構(gòu)更豐富,更多的堿土金屬... 

【文章來源】：浙江工業(yè)大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

009-2018我國城市生活垃圾年清運量（數(shù)據(jù)來源：住建部統(tǒng)計年鑒）

炭基催化劑原位催化裂解生活垃圾氣化焦油的實驗研究31.2生活垃圾氣化及焦油產(chǎn)生1.2.1生活垃圾氣化技術(shù)生活垃圾氣化同時是一門熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)，具體指通過部分氧化途徑將含碳的固體燃料轉(zhuǎn)化為具有相當(dāng)熱值的氣體產(chǎn)物的過程，氣化過程是由一系列連續(xù)的放熱和吸熱過程組成，由發(fā)生的先后順序具體可分為四個階段：干燥（Dry）、熱解（Pyrolysis）、燃燒（Combustion）、還原（Reduction），如圖1-2所示[7-9]。氣化劑的選擇對產(chǎn)生的合成氣熱值的高低影響很大，常用的氣化劑（GasifyingAgent）有Air、CO2、O2和水蒸氣，當(dāng)分別采用水蒸氣、Air和O2作為氣化劑時，相同條件下選用O2作為氣化劑時其氣體熱值最高，為12~28MJ/Nm3，水蒸氣和Air次之，為10~18MJ/Nm3，4~7MJ/Nm3[10]。圖1-2生活垃圾氣化主要步驟Figure1-2.Themainstepsofmunicipalsolidwastegasification生活垃圾的氣化過程由上面的綜述介紹知道包含了諸多錯綜復(fù)雜的反應(yīng)，但總體而言，可將氣化原理科學(xué)的簡化為H2、CO、固定碳、CO2、甲烷和水蒸氣之間的相互反應(yīng)，主要的反應(yīng)化學(xué)式如下[11,12]：氧化反應(yīng)：C+1/2O2→CO-111kJ/mol(1-1)CO+1/2O2→CO2-283kJ/mol(1-2)C+O2→CO2-394kJ/mol(1-3)H2+1/2O2→H2O-242kJ/mol(1-4)布杜阿爾反應(yīng)：C+CO22CO+172kJ/mol(1-5)水煤氣反應(yīng)：C+H2OCO+H2+131kJ/mol(1-6)甲烷化反應(yīng)：C+2H2CH4-75kJ/mol(1-7)CO+H21/2CH4+1/2CO2-247kJ/mol(1-8)水煤氣變換反應(yīng)：CO+H2OCO2+H2-41kJ/mol(1-9)

炭基催化劑原位催化裂解生活垃圾氣化焦油的實驗研究5會議上對焦油的分類，歸納出了兩種分類方法：分別是根據(jù)焦油生成條件分類，第二是根據(jù)焦油分子量大小分類[15]。最新關(guān)于焦油的研究T.A.Milne等人[17]根據(jù)氣化爐內(nèi)產(chǎn)物產(chǎn)生的不同溫度條件，焦油被分為四類，按溫度從高到低典型的代表組分：（1）縮合三級焦油（Condensedtertiary）；（2）烷基三級焦油（Alkyltertiary）；（3）二級焦油（Secondary）；（4）初級焦油（Primary）。圖1-3四類焦油相對比例隨溫度變化曲線[17]Figure1-3.Relativerelativeratiooffourtypesoftarwithtemperaturecurve[17]圖1-3為總結(jié)出的四類焦油相對比例隨溫度變化曲線如上四類焦油所述，初級焦油產(chǎn)生的時間最早，在800℃左右分解完，或者轉(zhuǎn)化為二類或者三類、四類焦油。二級焦油與產(chǎn)生在一級焦油濃度最濃的時候，大概在1000℃左右分解結(jié)束。三級焦油占比較校四級焦油在溫度大于800℃時形成，可能是一、二和三級焦油斷鍵成環(huán)形成多環(huán)芳香烴。一些研究學(xué)者根據(jù)焦油分子量的大小將焦油分為五類，按分子量從大到�。海�1）重質(zhì)多環(huán)芳烴（4~7環(huán)）；（2）輕質(zhì)多環(huán)芳烴（2~3環(huán)）；（3）輕質(zhì)芳香烴（單環(huán)）；（4）雜環(huán)芳烴；（5）GC無法檢測到的有機(jī)成分[13,14,19]。不同分子量的焦油，其露點也各不相同如圖1-4所示，同時焦油的露點是其在設(shè)備中脫除的關(guān)鍵指數(shù)，總所周知，當(dāng)設(shè)備內(nèi)溫度低于露點時氣態(tài)的焦油會冷凝為液體。氣化爐的類型對合成氣中焦油的濃度也有一定的影響，當(dāng)爐型為流化床時，在空氣氣氛下，爐內(nèi)的焦油含量約為10g/Nm3，其他爐型，焦油含量0.5到100g/Nm3不等[20]。鄭皎等[21]對浙江省某地25t/d容量的生活垃圾氣化爐進(jìn)行了實時檢測分析，通過分析得到原生垃圾在實際工況下氣化結(jié)果如下


本文編號：3409562