生物油的水蒸氣催化重整是具有前景的的生物油應(yīng)用技術(shù)之一。Ni基催化劑由于高活性和成本低于貴金屬的特點,被廣泛用于生物油重整制氫氣或合成氣。而目前Ni基催化劑在利用上存在著易積碳失活的缺點,許多科學家從催化劑改性和工藝優(yōu)化入手,在解決該問題上獲得了一定的進展。本文受兩段式反應(yīng)方案啟發(fā),提出低溫預(yù)重整和高溫Ni基催化重整結(jié)合的兩段式水蒸氣催化重整生物油方案。低溫預(yù)重整能夠經(jīng)濟節(jié)能地提高Ni基催化劑重整生物油的效果。為研究廉價易得的Fe/bio-char預(yù)重整催化劑對重整效果的影響及機制,本文設(shè)置了Fe/bio-char催化劑和Ni-Ca/γ-Al_2O_3催化劑不同組合方式在不同的預(yù)重整溫度(350-600℃)下的重整實驗,并用紫外熒光分光光度計(UV)和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)分析重整焦油,用氣相色譜儀(GC)對重整氣進行定性和定量。另外,為了探究Fe/bio-char預(yù)重整對Ni基催化劑的反應(yīng)活性影響,本文設(shè)計了不同催化重整反應(yīng)后的Ni基催化劑回收再重整實驗,并對反應(yīng)前后的催化劑進行表征。實驗結(jié)果表明:Fe/bio-char優(yōu)化了預(yù)重整產(chǎn)生的揮發(fā)分,將原本揮發(fā)分中分子量較大的苯系物、萘系物及多環(huán)芳香化合物轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)簡單、更易重整為氣體的呋喃類、酚類及非芳香化合物,從而有效提高下段Ni基催化劑重整的合成氣(H_2、CO)產(chǎn)率。預(yù)重整溫度增加能有效抑制積碳生成。另外,Fe/bio-char在較高預(yù)重整溫度(550-600℃)下能夠抑制Ni基催化劑表面積碳生成。在生物油兩段重整反應(yīng)過程中,Ni基催化劑的催化活性有所提升。其中低預(yù)重整溫度下回收的Ni基催化劑有更低的焦油和下段積碳產(chǎn)率,更傾向于將生物油催化重整為氣態(tài)產(chǎn)物。
【學位單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TK6
【部分圖文】：

常溫常壓狀態(tài)下為有刺鼻氣味的深棕色物油的方式，許多學者針對提高熱解生物油生物質(zhì)，高升溫速率、短停留時間和適中高生物油產(chǎn)量的熱解條件，產(chǎn)率可達 60-7主要包括羧酸、羥基醛、羥基酮、醇類、酯生物油成分來自生物質(zhì)中的纖維素、半纖物的交互反應(yīng)。不同生物油具體的基本物理, 11]。生物油中氧含量較高，導(dǎo)致其具有高極不如傳統(tǒng)燃油。

如圖1-2 所示，增加水碳比能提升生物油轉(zhuǎn)化率。同時，較高的水蒸氣分壓能夠促進水蒸氣對積碳的氣化作用，抑制含氧化合物熱分解，從而減少積碳生成[102]。研究表明，S/C從 1 升高到 6 在不同重整溫度下均能夠有效提升氫氣產(chǎn)率，同時降低固定碳產(chǎn)率。由于被促進的水煤氣變化反應(yīng)（Eq. 1-2）更易在低溫下進行，隨著 S/C 升高，氫氣產(chǎn)率的最大值向低溫偏移。在最佳重整溫度（600-700℃），S/C=4 被認為是最佳水碳比，因為當 S/C 繼續(xù)增大

總結(jié)出中間產(chǎn)物組分特性影響兩段重整產(chǎn)物的機制。還設(shè)計了不同催化重整反應(yīng)后的 Ni 基催化劑回收再重整實驗，將實驗結(jié)果與新制備的 Ni 基催化重整結(jié)果進行對比，并對反應(yīng)前后的催化劑進行程序升溫還原和 BET 比表面積測試等表征，探究預(yù)重整過程對 Ni 基催化劑重整活性的影響。結(jié)合第四章總結(jié)出預(yù)催化重整在兩段式催化重整中發(fā)揮的作用。第六章：進一步考察預(yù)重整催化劑特性對這一作用效果的影響，分別改變 Fe/bio-char 制備方法和 Fe 負載量制備預(yù)重整催化劑，以研究不同活性金屬分散度和負載量的Fe/bio-char 催化劑在兩段重整中的效果，期待能夠為改進 Fe/bio-char 預(yù)重整工藝提出指導(dǎo)性意見。第七章：對全文工作和結(jié)論進行了歸納，提出現(xiàn)有研究的不足之處，并為下一步的研究方向給出合理的建議。圖 1-3 基于實驗設(shè)計總結(jié)了每一章的實驗內(nèi)容和研究目的，梳理出本文的邏輯結(jié)構(gòu)。
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 張雪輝;陳海生;豆斌林;譚春青;;生物油制備、性質(zhì)與應(yīng)用的研究進展[J];化工進展;2011年11期

2 王景華;崔洪友;李志和;易維明;;生物油的性質(zhì)及其分離研究進展[J];化工進展;2009年12期

3 汪璐;王鐵軍;張琦;徐瑩;常杰;;兩段式固定床反應(yīng)器上生物油水相部分的重整制氫反應(yīng)[J];化工學報;2009年08期

本文編號：2841809