生物質(zhì)催化加壓熱解及氣化實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、人們的各種生產(chǎn)活動(dòng)和日常生活都離不開能源,但隨著能源短缺和環(huán)境污染等問題的日益顯現(xiàn),開發(fā)新能源勢(shì)在必行。與化石能源相比,生物質(zhì)能具有可再生性并能夠?qū)崿F(xiàn)二氧化碳零排放。開發(fā)生物質(zhì)能,實(shí)現(xiàn)從低品位能源到高品位能源的轉(zhuǎn)化,是人類長(zhǎng)足發(fā)展的基礎(chǔ)。熱化學(xué)轉(zhuǎn)化是實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化的有效途徑,而熱解及氣化是熱化學(xué)轉(zhuǎn)化的基本手段。 論文首先進(jìn)行了麥秸在常壓和加壓(0.3MPa、0.5MPa、0.8MPa)條件下分別添加催化劑(CaO、NiO)的熱解實(shí)

2、驗(yàn),對(duì)熱解實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行熱重分析、動(dòng)力學(xué)分析及紅外譜圖分析,表明CaO的催化適合于低溫段,NiO的催化適合于高溫段?？傮w來說,NiO催化熱解的總失重率大于CaO,催化效果較好。從反應(yīng)動(dòng)力學(xué)看,添加NiO和CaO均可降低麥秸熱解的表觀活化能,增大熱解壓力可增強(qiáng)NiO和CaO的催化作用。熱解產(chǎn)物CH4析出滯后于CO2和CO的生成。提高熱解壓力以及加入適當(dāng)?shù)拇呋瘎?NiO和CaO)均有利于促進(jìn)CO和CH4的生成,改善熱解氣體成分。 在熱

3、解實(shí)驗(yàn)的研究基礎(chǔ)上進(jìn)行了麥秸在常壓和加壓(0.3MPa、0.5MPa、0.8MPa)條件下分別添加催化劑(CaO、NiO)的水蒸氣氣化實(shí)驗(yàn)。對(duì)氣化實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行熱重分析、動(dòng)力學(xué)分析、主要?dú)怏w成分的氣相色譜分析,表明添加催化劑NiO和CaO有利于生物質(zhì)氣化反應(yīng)的進(jìn)行,尤其在NiO條件下麥秸的氣化析出率和平均失重速率明顯提高。從反應(yīng)動(dòng)力學(xué)看,添加CaO、NiO可提高麥秸氣化恒溫段的反應(yīng)速率常數(shù)。提高氣化壓力可增強(qiáng)NiO和CaO的催化作用。添加

4、CaO、NiO提高了CO2和H2產(chǎn)率,且NiO的效果更明顯。加壓時(shí)添加CaO提高了CO產(chǎn)率,添加NiO還可提高CH4產(chǎn)率。 論文最后建立了麥秸催化加壓熱解反應(yīng)的表觀動(dòng)力學(xué)模型,非催化條件下麥秸熱解采用二級(jí)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理函數(shù),CaO、NiO催化熱解采用三級(jí)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理函數(shù)。模型擬合結(jié)果與實(shí)驗(yàn)計(jì)算結(jié)果的動(dòng)力學(xué)參數(shù)變化規(guī)律是一致的。模型結(jié)果表明,低溫段時(shí)CaO催化熱解的表觀活化能較低,而高溫段時(shí)NiO催化熱解的表觀活化能較低,說明NiO