磁场强化钙基催化剂生物质热解制备富氢燃气特性研究

来源 :辽宁科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xieyinglan2007
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中国生物质资源丰富,利用前景广阔。生物质通过热化学转化技术进行处理,不仅可以解决生物质资源浪费问题,还可以制备出富氢燃气。传统生物质热转化技术存在着热解温度高,热解气中CO2和焦油含量高,能源转化效率低的问题。针对上述问题,本文研究了磁场强化钙基催化剂生物质热解制备富氢燃气的特性。研究中使用热重分析仪进行了钙基催化剂催化热解生物质的热重实验,并进行了动力学分析。使用热重红外和快速热裂解仪进行了钙基催化剂催化热解生物质的热解实验。使用FactSage软件进行了热解过程的热力学模拟。使用外加磁场热解装置进行了磁场强化生物质热解制备富氢燃气实验,考察了磁场强化生物质催化热解效果,获得了较佳的磁场强化生物质热解制备富氢燃气的操作条件,并得出以下结论。(1)热重实验结果表明,生物质热解过程分为四个阶段,即干燥阶段、预热解阶段、快速热解阶段和炭化阶段。升温速率提高使最大失重速率增加,总失重量降低。热解动力学分析可知,CaO催化剂和10wt%Ni/CaO催化剂均能降低生物质热解过程表观活化能,添加CaO催化剂时木屑热解表观活化能为52.65kJ·mol-1,添加10wt%Ni/CaO催化剂时为51.35kJ·mol-1,说明10wt%Ni/CaO催化剂略好于CaO催化剂。(2)热重红外联用实验和热力学模拟结果表明,生物质热解制备富氢燃气工艺最佳热解温度为650℃。热力学结果表明,钙基催化剂能够打破热力学平衡限制,使得木屑在650℃热解时,热解气中H2含量达到77.32%,中药渣热解气中H2含量达到77.35%。(3)快速热裂解实验结果表明,高温能够提高热解油组分中芳香烃类化合物相对含量,钙基催化剂促进了热解过程的脱羧反应和酚羟基反应,使热解油中含氧大分子脱氧以及焦油发生二次裂解,热解气组分分布发生改变。(4)磁场能够强化钙基催化剂生物质热解,使得热解气中H2含量提高,CO2含量下降。随着热解温度升高,磁场作用效果减弱,热解气中H2含量先增加后下降,CO2含量先保持不变而后快速上升。(5)综合考虑以上结果,确认在磁场作用下,添加10wt%Ni/CaO催化剂,温度650℃为生物质热解制备富氢燃气的最佳工艺条件。
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