吸附强化生物油模化物催化重整制氢实验研究
氢气是理想的载能体，不仅是一种清洁能源，还可以作为重要的化工原料。从化石能源中提取氢气，不仅会造成环境污染，同时现如今化石能源正在消耗殆尽。开发利用生物质能，对世界的能源结构调整，生态环境的保护起着重大的作用。然而，生物质能较低的能源密度以及高分散性限制了其大规模的应用，而通过快速裂解生物质得到生物油是一种能源密度较高的原材料，分散性的制取生物油，集中生物油制氢，为生物质制氢提供了新的途径。同时，有人提出耦合CO2吸附剂生物油制氢的方法，但是大部分的研究是事先将吸附剂与催化剂一同放入到反应器中，反应一段时间后吸附剂的吸附能力会消失，导致实验不能连续进行。根据这一问题本课题组提出一种新工艺，可以实现CO2吸附剂的连续添加以及实验的连续进行，同时为了保证吸附剂顺利的通过催化剂床层，需要制取粒度较大的催化剂。本文主要进行催化剂的制备和选择，同时对生物油催化重整制氢进行研究，最终对吸附强化生物油重整制氢的工艺条件、基本规律进行研究，确定最佳的操作条件，将实验结果与重整制氢进行对比。 采用基于等体积浸渍法的多次浸渍法制备Mg-Ni、Ni/Mg、 Mg-Ni/Mg、 Mg-Ni/Ce、Mg-Ni/Co、 Ce-Ni、Ni/Ce、Ce-Ni/Mg、Ce-Ni/Ce和Ce-Ni/Co10种颗粒状催化剂，直径3-5mm，利用乙酸、乙醇、丙酮苯酚四种生物油模化物的催化重整实验进行催化剂的选择，发现Ce-Ni/Co催化剂对四种模化物催化重整制氢均表现出最佳的催化性能。 在催化重整实验中，利用乙酸、乙醇、丙酮和苯酚等质量比配置模拟生物油，在实验中采用Ce-Ni/Co作为催化剂，考察了催化剂床层高度、生物油S/C以及反应温度，对产物浓度、氢产率、潜在氢产率和第三氢产率的影响。研究发现:随着床层高度的增加，氢气浓度出现先增加后减少的趋势，在床层高度为15cm时达到做大，且氢产率在床层高度达到15cm后增长很小;随着生物油S/C的增加，氢气浓度和氢产率呈现逐渐增加趋势，且其增长幅度逐渐减少，当S/C达到9之后变化不大;随着反应温度的升高，氢气浓度变化不大，而氢产率逐渐增加且增长幅度降低，温度达到700℃后氢产率变化不大。在实验条件下确定，生物油催化重整制氢的最佳实验条件为700℃，床层高度15cm，S/C=9∶1，此时氢气浓度和产率分别为74.08％和84.03％。 吸附强化实验之前，进行热重实验，对CaO的吸附性能进行研究，发现在750℃时， CaO的吸附效果最佳。在吸附强化实验中，采用Ce-Ni/Co作为催化剂，考察了反应温度、CaO/C以及S/C对重整反应的影响。研究发现:吸附剂CaO的加入能够显著的提高产物中氢气浓度，但是受到CaCO3分解的影响，当温度高于700℃时，氢气浓度和产率会出现下降;随着CaO添加量和S/C的增加，氢气浓度和产率会逐渐增加，但是受到床层结构和CO2分压的影响，当CaO/C和S/C比达到3∶1和9∶1以后，氢气浓度和产率变化较小，甚至呈下降趋势。在实验条件下确定，吸附强化生物油重整制氢的最佳实验条件为700℃，CaO/C=3∶1，S/C=9∶1，此时氢气产率和浓度能够达到84.09％和92.21％。
氢气;生物油模化物;催化重整实验;吸附强化实验
东北大学
硕士
热能工程
于庆波
2014
中文
TQ116.2
79
2015-08-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）