【摘要】：生物質(zhì)氣化過程中產(chǎn)生的焦油不僅會(huì)腐蝕管道與設(shè)備、污染環(huán)境,并且會(huì)降低生物質(zhì)氣化效率。本文利用熱等離子體反應(yīng)溫度高、能量密度大、反應(yīng)活性強(qiáng)的特點(diǎn),首次采用CO2熱等離子體氣化生物質(zhì)焦油模型化合物及真實(shí)樣品,為提高生物質(zhì)氣化效率并無害化處理生物質(zhì)焦油提供新的可能。選取甲苯和苯作為生物質(zhì)焦油的模型化合物,研究了 CO2流量和輸入功率對(duì)氣化過程的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,CO2熱等離子體氣化甲苯和苯主要?dú)怏w產(chǎn)物為CO、H2以及少量的CO2。在甲苯進(jìn)料量為9.70g/min、CO2流量為0.96Nm3/h和輸入功率為12.60kW時(shí),碳轉(zhuǎn)化率可達(dá)79.74%,此時(shí)比能耗為6.17 kWh/Nm3。在苯進(jìn)料量為9.88g/min、C02流量為0.96Nm3/h和輸入功率為12.96kW時(shí),碳轉(zhuǎn)化率高達(dá)92.84%,此時(shí)比能耗為5.73 kWh/Nm3。通過熱力學(xué)平衡計(jì)算,可以間接地判斷ClO2熱等離子體氣化甲苯的溫度在1840 K～2600 K之間,氣化苯的溫度在1580K～2850K之間。選取苯萘混合物作為生物質(zhì)焦油的模型化合物,研究了不同ClO2流量、萘的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和輸入功率下的氣化效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,CO2熱等離子體氣化苯萘混合物生成氣體產(chǎn)物主要為CO、H2以及少量的CO2。隨著萘質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大,物料的氣化效率下降,碳轉(zhuǎn)化率和氣體收率逐漸減小,合成氣的比能耗逐漸增大。在苯萘混合物進(jìn)料量為9.8 g/min、萘質(zhì)量濃度為10.2%的苯萘混合物、CO2流量為0.96Nm3/h和輸入功率為14.73 kW時(shí),碳轉(zhuǎn)化率高達(dá)90.92%,此時(shí)比能耗為6.87kWh/Nm3。通過對(duì)苯萘混合物進(jìn)行熱力學(xué)平衡計(jì)算,可以推斷CO2熱等離子體氣化苯萘混合物的溫度在1500K～3034 K之間。分析了生物質(zhì)焦油真實(shí)樣品的理化性質(zhì),研究了不同CO2流量、輸入功率和原料含水率對(duì)生物質(zhì)焦油-苯混合物氣化過程的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,生物質(zhì)焦油含水率為74.2%,其組分中萘相對(duì)含量最高,高達(dá)31.52%。綜合考慮H2和CO產(chǎn)量及比能耗,CO2氣化焦油-苯混合物的最佳條件是在C02流量為0.69Nm3/h、輸入功率為11.95 kW時(shí),此時(shí)H2和CO產(chǎn)量最大值分別為62.71 g/kg和754.03 g/kg,比能耗為7.63kWh/Nm3。混合物中的水在一定程度上能促進(jìn)氣化反應(yīng)的進(jìn)行,但過多的水會(huì)不利于氣化反應(yīng)。
【圖文】：

油的定義有很多，隨著焦油研究的發(fā)展，，焦油的定義在逐漸Ｂｒｕｓｓｅｌｓ召開“擬定焦油測(cè)量草案”的會(huì)議，并在會(huì)議中物，其相對(duì)分子質(zhì)量比苯大［１２］。查閱相關(guān)文獻(xiàn)表明，在研苯作為焦油的模型化合物進(jìn)行研究。Ｍｉｌｎｅ［１３］等人認(rèn)為焦的組分，包括苯。因此結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)，認(rèn)為焦油是一種含物，其相對(duì)分子質(zhì)量比苯大且具有刺激性氣味、粘稠、可焦油的形成與分類逡逑焦油中的有機(jī)化合物成分復(fù)雜，已估計(jì)焦油中的有機(jī)化合目前已分析出來１００多種有機(jī)化合物％１５］。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，焦油呈液體狀態(tài)，溫度大于３００°Ｃ時(shí)，焦油呈氣體狀態(tài)，為小分子氣體［１５］。逡逑°逡逑

甲苯含量為５７．１邋ｇ／ｍ３時(shí)，超過７０％的萘與甲苯可被轉(zhuǎn)化。與其他文獻(xiàn)比較（如逡逑表１－５所示），該實(shí)驗(yàn)?zāi)芰啃矢卟⑶夷芰枯斎胫当容^低。逡逑Ｃｈｕｎ等％將苯作為焦油的模型化合物，利用滑動(dòng)弧等離子體（圖１－２）裂解逡逑焦油，氣體產(chǎn)物主要為ＣＯ、Ｈ２和Ｃ０２，還有低碳烴類（ＣＨ４、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ６）。逡逑實(shí)驗(yàn)考察了水蒸氣流速、輸入的苯濃度、總進(jìn)氣流速、比能量輸入、管口直徑、逡逑電極長(zhǎng)度、電極間隙和電極形狀對(duì)焦油裂解的影響。通過實(shí)驗(yàn)的研究，確定了裂逡逑解苯的最佳操作條件。最佳操作條件是蒸汽流速為0．６６Ｌ／ｍｉｎ、苯的濃度為逡逑０．１２％、總進(jìn)氣流速為１６．７Ｌ／ｍｉｎ、比能量輸入值為０．１７ｋＷｈ／ｍ３、管口直徑為３逡逑ｍｍ、電極長(zhǎng)度為９５邋ｍｍ、電極間隙為３邋ｍｍ，在這一條件下，苯的裂解效率達(dá)逡逑最大值８２．６％，此時(shí)的能量效率為２０．９邋ｇ／ｋＷｈ。在實(shí)驗(yàn)過程中，枿著苯濃度和總逡逑進(jìn)氣流速的升高，苯的裂解速率略下降；隨著比能量輸入值的升高，能量效率增逡逑大。逡逑ｆ丨氣逡逑0逡逑圖１－２滑動(dòng)弧等離子體重整器［５５！逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－２邋Ｇｌｉｄｉｎｇ邋ａｒｃ邋ｐｌａｓｍａ邋ｒｅｆｏｒｍｅｒ逡逑Ｌｉｕ等將甲苯作為焦油模型化合物，利用滑動(dòng)弧冷等離子體（圖１－３）處逡逑理焦油。Ｎ２作為載氣，考察了水蒸氣／碳（Ｓ／Ｃ）的摩爾分率、甲苯進(jìn)料速率和比逡逑能量輸入值對(duì)甲苯轉(zhuǎn)化率、能量效率、氣體收率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE665.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2667325