【摘 要】
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生物油是一种来源广泛、清洁环保的可再生能源,但作为一种初级燃料,其复杂的化学成分和特性决定了应用范围有所局限,因此,深入探究生物油中各种化合物组分在热化学反应过程中的具体行为及机理是有必要的。本文针对生物油中的一种主要组分乙酸乙酯的热解气化行为的机理以及在铜渣作为催化剂下的热解特性进行了研究。乙酸乙酯的热解反应途径存在不同的竞争路径,会对其产物分布造成影响。乙酸乙酯经初步分子反应后得到的顺式与反式
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生物油是一种来源广泛、清洁环保的可再生能源,但作为一种初级燃料,其复杂的化学成分和特性决定了应用范围有所局限,因此,深入探究生物油中各种化合物组分在热化学反应过程中的具体行为及机理是有必要的。本文针对生物油中的一种主要组分乙酸乙酯的热解气化行为的机理以及在铜渣作为催化剂下的热解特性进行了研究。乙酸乙酯的热解反应途径存在不同的竞争路径,会对其产物分布造成影响。乙酸乙酯经初步分子反应后得到的顺式与反式两种主要乙酸在之后的竞争反应中分别进行了脱羧与脱水反应,最终得到包括CH4、CO、CO2、H2O等在内的气体产物和其他类型低聚物和积炭。在没有水蒸气参与的乙酸乙酯裂解气化反应中,当载气流量为50ml/min时,乙酸乙酯热解二次反应程度得到了显著提升,提高了H2的产量与含量,改善燃气质量。在900℃的反应温度下,热解合成气的热值和最终的气化效率达到最大值,同时保证了合成气转化率。铜渣在乙酸乙酯的还原作用下,将渣中原本高价态的铁化合物还原为低价态铁化合物以及单质,在此过程中,在促进了热解反应生成的大分子物质再次裂解的同时,还为其提供了反应活性位点,增加了热解气体产量、产气热值、气化效率、合成气转化率以及原料中固定碳的转化率。当LHSV=6m L/(g-cat·h)时,乙酸乙酯原料在单位时间内于反应器中与单位质量铜渣发生充分的相互反应,促进原料热解气化反应充分进行,得到较高的合成气转化率和符合成本要求的产气热值与气化效率。在有水蒸气作为气化剂参与的乙酸乙酯蒸汽重整反应中,最终确定800℃的反应下重整合成气的热值和反应气化效率达到最大值,同时保持了较大的合成气转化率。铜渣的参与通过促进低温段下C2类气体的分解和高温段CH4的蒸汽重整明显促进了乙酸乙酯热蒸汽重整反应,相较于无铜渣参与的乙酸乙酯水蒸气重整气化反应来说,相同温度下加入铜渣进行重整反应后产物产量,体积分数,以及合成气转化率等指标均有明显的升高,并且反应温度为900℃时,热值与气化效率达到最大值。S/C的改变通过增大铜渣中反应活性位点上由水蒸气解离形成的-OH吸附量促进更多CH4、CO、H2、CO2的生成,同时促进了甲烷重整反应的进行,得到更多的合成气CO与H2。但对于热值与气化效率来说,S/C的改变影响了最终产气中各气体的百分含量,并未使得这两个指标的数值随着S/C的增大而持续升高,而是在本实验所设定的最小值S/C=0.3处达到二者的最大值,分别为5660.95k J/kg和22.19%。
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