隨著傳統(tǒng)能源的日益枯竭和環(huán)境污染越發(fā)嚴(yán)重,清潔能源越來越受到人們的重視。氫氣作為新型能源的代表,是一種無污染的二次能源。以往的制氫方式存在嚴(yán)重的資源浪費和環(huán)境污染。超臨界水氣化制氫是利用超臨界水作為反應(yīng)介質(zhì),進(jìn)行蒸汽重整、有機物裂解等一系列反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的方法。超臨界氣化制氫過程不僅產(chǎn)生了氫氣,而且對垃圾滲濾液中的有機物進(jìn)行了降解,是一種環(huán)境友好型的新能源產(chǎn)生方式�；谀壳皣H上對超臨界水氣化制氫的研究,為垃圾滲濾液作為反應(yīng)原料進(jìn)行超臨界水氣化制氫提供了可能性。垃圾滲濾液含有高鹽、高氮和大量難降解有毒有害有機物,是難處理的廢水之一,以這種方式既能得到新能源也能實現(xiàn)該廢水的處理。本文主要對影響氫氣產(chǎn)量的因素進(jìn)行討論和研究。影響因素有垃圾滲濾液進(jìn)料濃度、催化劑、催化劑添加量、溫度、壓力和停留時間。隨著垃圾滲濾液COD濃度從1.66×10~3升至4.02×10~4mg/L時氫氣的產(chǎn)率從57.22%下降至36.63%。雖然氫氣產(chǎn)率發(fā)生了下降,但是產(chǎn)氣量的升高使氫氣的產(chǎn)量也有明顯的上升,從277.4ml升至563.0ml。經(jīng)過研究表明,以垃圾滲濾液為原料,比較NaOH,KOH,Na_2CO_3和K_2CO_3四種堿類催化劑,NaOH催化制氫的效果最好,當(dāng)NaOH添加量為5.05 wt%時產(chǎn)率達(dá)到最高的56.40%,也最有利于有機物的去除。催化劑的添加量對氫氣產(chǎn)生影響較大,但對有機物的降解率影響不大。隨著溫度從380℃增加至480℃,加入催化劑后單位有機物產(chǎn)生的氣體產(chǎn)量從132.98mL升至810.91mL,氫氣產(chǎn)量從99.71mL升至333.85mL。壓力升高的過程中,加入催化劑后單位有機物產(chǎn)生的氫氣產(chǎn)量先升高后降低,從189.83mL升至342.12mL,繼續(xù)升高壓力氫氣產(chǎn)量降至232.20mL。COD去除率從81.66%降至56.78%,壓力的升高并不利于氫氣的產(chǎn)生和有機物的降解。停留時間從5min延長至20min時氫氣產(chǎn)率變化不大,在45±5%左右,有機物降解率有小幅度的升高,但也只從51.42%升高至62.11%,這說明停留時間對反應(yīng)結(jié)果影響不大。通過正交試驗極差分析發(fā)現(xiàn),對反應(yīng)結(jié)果的影響程度為:溫度催化劑添加量壓力,并且發(fā)現(xiàn)溫度越高,壓力越小,產(chǎn)氫效果越好。通過GC-MS對反應(yīng)前后的液體進(jìn)行測試進(jìn)行反應(yīng)機理的研究,發(fā)現(xiàn)四種催化劑都有一定的催化效果,但以NaOH最為出色,兩分鐘的出峰面積達(dá)到69.67%,之后是碳酸鉀和碳酸鈉,兩分鐘的出峰面積分別達(dá)到64.98%和46.02%,氫氧化鉀雖然促進(jìn)作用最小,但六分鐘也能達(dá)到62.94%的出峰面積。本文最后通過四種催化劑的催化效果,對反應(yīng)結(jié)果進(jìn)行動力學(xué)研究,建立了動力學(xué)模型。
【學(xué)位單位】：中原工學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ116.2;O643.36
【部分圖文】：

中原工學(xué)院碩士學(xué)位論文 2 實驗系統(tǒng) 15 圖 2.2 超臨界水氣化反應(yīng)設(shè)備圖2.2 實驗流程超臨界水氣化制氫反應(yīng)實驗流程（1）試驗開始前，向反應(yīng)器內(nèi)通水，打開排氣閥門，當(dāng)排氣口出水，反應(yīng)器中滿水，關(guān)閉排氣閥門，然后用手搖進(jìn)樣泵繼續(xù)進(jìn)樣加壓，升高壓力至 30MPa，檢查反應(yīng)釜各閥門、連接處的漏水情況，若密封情況良好，則打開氮氣鋼瓶并打開排液閥門，將水排出，反應(yīng)釜內(nèi)充滿氮氣，關(guān)閉排液閥門。（2）將催化劑溶解于垃圾滲濾液中，用手搖壓力泵將一定體積的垃圾滲濾液壓入反應(yīng)釜中，壓入量根據(jù)反應(yīng)溫度和反應(yīng)壓力綜合考慮。根據(jù)經(jīng)驗和以往實驗數(shù)據(jù)來確定滲濾液添加量。（3）打開溫度控制器，設(shè)定反應(yīng)溫度，加熱反應(yīng)。在加熱過程中，間隔十分鐘觀察反應(yīng)釜是否有漏氣現(xiàn)象，壓力表是否正常。因為本實驗屬于高溫高壓實驗，實驗過程需嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度和壓力，嚴(yán)禁超壓。（4）反應(yīng)結(jié)束后關(guān)閉加熱裝置，打開冷卻水降溫冷卻。（5）溫度降至 40-50℃時，將反應(yīng)后的氣體和液體進(jìn)行收集待測，液體中有機物濃度測試如不能當(dāng)天測試，應(yīng)放入冰箱冷藏待測，停放時間時間不宜過久。

圖 2.3 紅外氣體分析儀（DLT-3005P）體成分測試流程）打開便攜式紅外氣體分析儀，預(yù)熱 5-10min，待各項數(shù)各項零點漂移數(shù)值。）將純氮氣通入氣體分析儀中，使氣體分析儀中沒有空氣對二氧化碳的測定，通入氣體流量為 0.5L/min。）通入收集的氣體，保持氣體流量穩(wěn)定，待氣體含量數(shù)值數(shù)值，用該數(shù)值減去零點漂移的數(shù)值計算氣體中各組分含）再次將氮氣通入設(shè)備，將分析儀中剩余的生成氣排出，檢測器的長時間接觸。）關(guān)閉設(shè)備，并注意儀器的維護(hù)。產(chǎn)物分析

圾滲濾液催化超臨界水氣化制氫影響因素滲濾液超臨界水氣化制氫的影響因素有很多，其中包化劑的種類和添加量、垃圾滲濾液中有機物濃度等。一進(jìn)行討論。最后對溫度、壓力、催化劑添加量為三氣體產(chǎn)物中含有氫氣，一氧化碳，二氧化碳和甲烷，件，本文不對甲烷產(chǎn)率進(jìn)行分析。度的影響同濃度的垃圾滲濾液成分相同，將原液進(jìn)行不同比例行試驗，試驗溫度 500℃，試驗壓力為 29MPa，反應(yīng)停留產(chǎn)生氣體，測其有機物濃度、氣體組分和含量。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2857293