城市生活垃圾催化气化制备合成气

摘要

城市生活垃圾对环境污染造成了严重的危害，寻找合适的垃圾处理途径，并实现其资源化利用是研究的热点和难点问题，具有重要的理论意义与实用价值。因此，论文开展了负载铁镍生物质半焦为催化剂的城市生活垃圾热解气化制取合成气的工艺研究。
　　首先，以实验室自制的生物质半焦为载体，采用浸渍法制备了负载金属Fe、Ni以及Fe-Ni的催化剂，并通过BET、XRD、SEM-EDX、XPS等手段进行了表征分析。分析表明：经过负载Fe、Ni后，半焦的比表面、孔容和吸附平均孔径都减小了。SEM的分析对其进行了佐证。同时XRD和XPS证明在负载后催化剂中铁镍物质的存在。
　　再利用实验室搭建的两段式催化热解反应装置进行了催化剂对城市生活垃圾催化气化特性的研究，考察了温度、垃圾含水率、催化剂种类、金属负载量以及固相停留时间对气体产物特性、成分的影响。结果表明：催化温度升高会增加气体产量并降低焦油含量，同时合成气组分以及H2/CO比值都不断升高；垃圾含水率的增加也可以提高合成气的含量，为得到较好的H2/CO比值，最佳含水率控制在40％左右；金属的负载大大增加了催化剂的活性，几种不同的金属负载催化剂中，镍基催化剂催化效果最好；负载量从0增加到8wt%时，气体的产量表现出先增加后缓慢降低的趋势，焦油和半焦的含量呈现出下降的趋势，气体成分中H2随负载量的增加而增加，但CO的含量在6wt%时出现峰值；0-20s内，随固相停留时间的延长合成气含量逐渐提高，H2/CO比也随之增长。
　　最后在催化炉反应温度为800℃、垃圾原料含水率40%、固相停留时间为20s时，考察了不同催化剂(char、Fe-6/char、Fe-6-Ni-6/char、Ni-6/char)对焦油生成的影响。利用GC/MS对焦油进行了成分分析，结果表明结果催化分解后，焦油中的单环芳烃的相对含量增加，含氧化合物、多环芳烃以及杂环的含量有所降低。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 城市生活垃圾气化机理及研究现状

1.3 合成气制备工艺

1.4 催化重整催化剂

1.5 课题研究内容

2 半焦载Fe-Ni催化剂的制备与表征

2.1 引言

2.2 实验原料与仪器

2.3 实验方法

2.4 实验结果与分析

2.5 本章小结

3 基于半焦载铁镍的城市生活垃圾催化气化制备合成气的研究

3.1 引言

3.2 实验原料与仪器

3.3实验方法

3.4实验结果与分析

3.5 本章小结

4 半焦载Fe-Ni催化剂对焦油的催化热解分析

4.1 引言

4.2 实验原料与仪器

4.3 实验方法

4.4 实验结果与分析

4.5本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 创新点

5.3 工作展望

致谢

参考文献