生物質(zhì)高溫水蒸氣氣化制備富氫燃?xì)獾难芯?/H1>
發(fā)布時(shí)間：2020-07-11 21:37
【摘要】：氫被認(rèn)為是21世紀(jì)理想的清潔能源,生物質(zhì)氣化制備富氫燃?xì)饧夹g(shù)是非常有前景的制氫技術(shù)之一。目前制約此技術(shù)發(fā)展的主要問題是燃?xì)庵蠬2含量低,焦油含量高以及燃?xì)鉄嶂档偷�。高溫水蒸氣作為氣化介質(zhì)是提高燃?xì)庵蠬2含量、降低焦油含量以及提高燃?xì)赓|(zhì)量的有效手段。以木屑和稻殼為原料,在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行生物質(zhì)高溫水蒸氣氣化制備富氫燃?xì)獾奶剿餮芯?以獲得較高的產(chǎn)氫率。 熱解是生物質(zhì)氣化過程重要反應(yīng)步驟,通過對熱解過程的研究,可以為生物質(zhì)高溫水蒸氣氣化制備富氫燃?xì)馓峁├碚摶A(chǔ)。首先考查了溫度(750~1050℃)對生物質(zhì)熱解過程的影響,研究結(jié)果表明升高溫度加快了反應(yīng)進(jìn)程,有利于富氫燃?xì)獾纳�。溫度�?50℃升高到1050℃的過程中,木屑產(chǎn)氫率從8.30 g/kg生物質(zhì)(干燥基)升高到20.64 g/kg生物質(zhì)(干燥基),稻殼產(chǎn)氫率從4.28 g/kg生物質(zhì)(干燥基)升高到14.72 g/kg生物質(zhì)(干燥基);在1050℃時(shí)二者燃?xì)庵蠧O與H2含量之和可以達(dá)到70 %以上;熱解燃?xì)獾臀粺嶂?LHV)在13~14.50 MJ/Nm~3范圍內(nèi),并且隨著溫度的增加而降低。 其次進(jìn)行生物質(zhì)高溫水蒸氣氣化制備富氫燃?xì)獾难芯?反應(yīng)溫度為750~1050℃、水蒸氣流量(0.32~1.50 g/min)。研究結(jié)果表明,升高溫度以及使用高溫水蒸氣作為氣化介質(zhì)使產(chǎn)氫率和產(chǎn)氣率得到提高,明顯高于熱解所得值。溫度為1000℃,水蒸氣的流量為1.02 g/min時(shí)木屑產(chǎn)氫率達(dá)到最大,為71.08 g/kg生物質(zhì)(干燥基)(是理論最大產(chǎn)氫率的41.32 %),此時(shí)燃?xì)庵蠬2含量為51.03 %;溫度為1050℃,水蒸氣的流量為1.02 g/min時(shí),稻殼產(chǎn)氫率達(dá)到最大,為57.05 g/kg生物質(zhì)(干燥基)(是理論最大產(chǎn)氫率的32.52 %),此時(shí)燃?xì)庵蠬2含量為44.58 %;燃?xì)獾臀粺嶂?LHV)在11~13 MJ/Nm~3范圍內(nèi)變化,低于熱解所得燃?xì)獾臒嶂?水蒸氣的流量在850℃時(shí)對于此實(shí)驗(yàn)有一個(gè)最佳值,為1.02 g/min。 最后對木屑熱解和高溫水蒸氣氣化過程中的焦油做了GC-MS分析,研究結(jié)果表明:燃?xì)庵薪褂秃侩S著溫度的升高和水蒸氣的量增加而降低;在1050℃,水蒸氣流量為1.02 g/min時(shí)焦油含量最低,為17.30 g/Nm~3。 本研究利用生物質(zhì)高溫水蒸氣氣化的方法,制備了氫氣含量在45 %以上,低位熱值(LHV)在11 MJ/m~3以上的富氫燃?xì)?同時(shí)避免了使用催化劑所帶來的弊端,為生物質(zhì)高溫水蒸氣氣化的實(shí)際應(yīng)用提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：中國林業(yè)科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TK6
【圖文】：
國太平洋西北實(shí)驗(yàn)室(Pacific Northwest National Laboratory，PNL)、夏威夷自然能源研究所(Hawaii Natural Energy Institute，HNEI)等科研機(jī)構(gòu)研究了超臨界水催化制 H2反應(yīng)過程的機(jī)理、動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)及催化劑的研究涉及的典型模型化合物有葡萄糖、甲醇、纖維素、木質(zhì)素，涉及的生物質(zhì)原料有水葫蘆、馬鈴薯和玉米淀粉，還涉及有機(jī)廢物/水，如市政污泥，皮革廢物等[31]。
進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生[47]。圖1-2表示出了在不同溫度下過熱蒸氣和N2焓值的不同。在300 ℃時(shí)，過熱蒸氣的焓值大約是 N2的 5 倍，這主要是由于水比起其他液體有更高的潛熱[47]。Osamu Yamada[47]的研究結(jié)果表明，以 900 ℃的過熱蒸氣為氣化介質(zhì)時(shí)，氫氣的含量由熱解時(shí)的 32 %提高到 52 %，CO 由 29 %降低到 13 %，CO2由 20 %上升到 29 %。由于其主要反應(yīng)是吸熱反應(yīng)過程，所以需要外供熱源，這樣增加了能耗，對于高溫水蒸氣氣化制氫的研究還很少。但是如果可以將系統(tǒng)自身的余熱用于高溫水蒸氣的加熱可以有效解決此問題
圖 1-3 FERCO SilvaGas 工藝流程 圖 1-4 MICI 工藝流程 圖 1-5 快速內(nèi)循環(huán)流化床工藝Fig1-3 FERCO SilvaGas process Fig1-4 MICI process Fig1-5 FICIB process1.2.3 生物質(zhì)高溫水蒸氣氣化制備富氫燃?xì)膺^程的評(píng)價(jià)指標(biāo)氣化性能評(píng)價(jià)指標(biāo)主要是產(chǎn)氣率、燃?xì)饨M成和熱值、碳轉(zhuǎn)化率、氣化效率、氣化強(qiáng)度和燃?xì)庵薪褂秃康萚56]。對于不同的應(yīng)用場所，這些指標(biāo)的重要性不一樣，因此氣化工藝的選擇必須根據(jù)具體的應(yīng)用場所而定。在本研究中主要采用以下指標(biāo)對生物質(zhì)高溫水蒸氣氣化制氫過程進(jìn)行評(píng)價(jià)：（1）潛在產(chǎn)氫率Turn[51]將潛在產(chǎn)氫率(hydrogen yield potential，HYP)定義為：已有產(chǎn)氫率與理論上可通過 CO 變換反應(yīng)(1-2)與碳?xì)浠衔锼魵庵卣磻?yīng)(1-11)轉(zhuǎn)換的產(chǎn)氫率之和。潛在產(chǎn)氫率反映了燃?xì)馔ㄟ^ CO 變換及水蒸氣重整高碳烴制氫的能力[20]。生物質(zhì)潛在產(chǎn)氫率概念 【參考文獻(xiàn)】
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1 鄭安橋;張先中;蘇亞欣;;生物質(zhì)氣化制氫研究現(xiàn)狀[J];能源與環(huán)境;2007年02期
2 肖云漢;煤制氫零排放系統(tǒng)[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2001年01期
3 馬隆龍;;生物質(zhì)能利用技術(shù)的研究及發(fā)展[J];化學(xué)工業(yè);2007年08期
4 付鵬;向軍;張安超;徐朝芬;胡松;;生物質(zhì)空氣—水蒸氣催化氣化制氫技術(shù)[J];化工時(shí)刊;2006年11期
5 馬承榮,肖波,楊家寬,李建芬,郭勇,周新平;生物質(zhì)熱解影響因素研究[J];環(huán)境技術(shù);2005年05期
6 呂鵬梅,熊祖鴻,常杰,付嚴(yán),陳勇;生物質(zhì)催化氣化制取富氫燃?xì)獾难芯縖J];環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備;2003年11期
7 呂鵬梅;袁振宏;馬隆龍;吳創(chuàng)之;陳勇;;生物質(zhì)廢棄物催化裂解制備富氫燃?xì)鈱?shí)驗(yàn)研究[J];環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備;2006年09期
8 王偉;藍(lán)煜昕;李明;鄭蕾;劉世杰;程文翰;;生物質(zhì)廢棄物快速熱解制取富氫氣體的實(shí)驗(yàn)研究[J];環(huán)境工程學(xué)報(bào);2007年08期
9 林鵬;虞亞輝;羅永浩;陳yN;;生物質(zhì)熱化學(xué)制氫的研究進(jìn)展[J];化學(xué)反應(yīng)工程與工藝;2007年03期
10 王豐華;陳慶輝;;生物質(zhì)能利用技術(shù)研究進(jìn)展[J];化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù);2009年03期
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1 劉亞軍;生物質(zhì)焦油催化裂解實(shí)驗(yàn)及中熱值氣化技術(shù)應(yīng)用研究[D];浙江大學(xué);2004年
2 李偉振;生物質(zhì)流化床氣化制取富氫燃?xì)庠囼?yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)結(jié)果[D];江蘇大學(xué);2009年
本文編號(hào)：2750961
本文鏈接：http://sikaile.net/projectlw/xnylw/2750961.html
【學(xué)位授予單位】：中國林業(yè)科學(xué)研究院
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進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生[47]。圖1-2表示出了在不同溫度下過熱蒸氣和N2焓值的不同。在300 ℃時(shí)，過熱蒸氣的焓值大約是 N2的 5 倍，這主要是由于水比起其他液體有更高的潛熱[47]。Osamu Yamada[47]的研究結(jié)果表明，以 900 ℃的過熱蒸氣為氣化介質(zhì)時(shí)，氫氣的含量由熱解時(shí)的 32 %提高到 52 %，CO 由 29 %降低到 13 %，CO2由 20 %上升到 29 %。由于其主要反應(yīng)是吸熱反應(yīng)過程，所以需要外供熱源，這樣增加了能耗，對于高溫水蒸氣氣化制氫的研究還很少。但是如果可以將系統(tǒng)自身的余熱用于高溫水蒸氣的加熱可以有效解決此問題
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本文編號(hào)：2750961
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