生物质与石油焦共气化特性研究

摘要

生物质气化技术是当今生物质能清洁利用的主要方法，但是气化过程中产气能量密度低和焦油产量高是阻碍气化技术规模化发展的两大技术难题。石油焦能量密度高却难以气化;海藻类水生生物质资源量巨大，气化产氢率较高，可提高产气品位;贝壳是海洋资源的副产物，富含大量对气化起催化作用的碱金属。为实现我国丰富生物质资源的充分合理利用，实现资源环境的可持续发展，本文以贝壳为催化剂，围绕了以下方面开展了生物质与石油焦等物质的气化特性研究:
　　 (1)贝壳对生物质催化气化研究。实验研究表明:水蒸气气氛下贝壳对生物质最佳催化温度在750℃～950℃之间;贝壳加快了催化含碳大分子裂解，气化效率与产气中H2+CO总含量以及H2/CO比有关;水蒸汽气氛下，当温度为950℃，剂料比为20％时，碳转化率为94％，物料能量转化率为81％，比同温下纯生物质的碳转化率和能量转化率分别提高了10.3％和6％。
　　 (2)贝壳对生物质和石油焦共气化研究。利用管式炉在水蒸气气氛下，考察了生物质和石油焦共气化的产气特性及贝壳对产气的催化重整效果。研究结果表明:生物质和石油焦共气化时碳转化率高于各自单独气化时的碳转化率，二者具有一定的协同作用;生物质和石油焦最佳混合比例为1∶1，此时混合物的碳转化率为85.3％;贝壳对生物质和石油焦共气化有明显的催化作用，当贝壳添加比例为20％时，碳转化率高达94.1％，相对提高了9.8％，气化效果最佳。
　　 (3)海藻和石油焦混合热解以及在水蒸气氛下海藻和石油焦共气化研究。研究表明:温度对海藻和石油焦热解产物影响较大，海藻和石油焦混合热解活化能较低，比较容易热解;海澡和石油焦混合气化中产氢率高，氢气含量占55％以上;当海澡和石油焦混合比例为1.5∶1时，碳转化率比石油焦单独气化的碳转化率高出17％;贝壳促进海藻和石油焦的气化反应中气体的重组，当贝壳添加比为10％时，混合物能量转化率最高，达到84.7％。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 研究内容与技术路线

1．3 创新点

第二章 生物质与石油焦共气化概述

2．1 生物质能热化学转化技术

2．1．1 热解反应

2．1．2 气化反应

2．2 影响气化反应的因素

2．2．1 反应温度对气化的影响

2．2．2 气化剂对气化的影响

2．2．3 气化物料自身特性对气化的影响

2．2．4 催化剂对气化反应的影响

2．3 生物质与石油焦气化的研究现状及进展

2．3．1 催化气化的机理

2．3．2 国内外生物质与石油焦气化研究现状

2．3．3 国内外生物质与石油焦气化研究进展

2．3．4 气化中焦油的催化裂解研究进展

2．3．5 气化面临的难题和技术障碍

第三章 贝壳对生物质与石油焦共气化的催化特性研究

3．1 贝壳对生物质催化气化的特性研究

3．1．1 实验部分

3．1．2 实验结果与讨论

3．2 贝壳对生物质和石油焦共气化的催化效果研究

3．2．1 实验部分

3．2．2 实验过程与分析

3．3 小结

第四章 贝壳对海藻与石油焦共气化的催化特性研究

4．1 实验部分

4．1．1 实验原料及制备

4．1．2 实验步骤及装置

4．1．3 实验数据处理

4．2 实验结果与讨论

4．2．1 温度对海藻和石油焦气化的影响

4．2．2 添加比例对海藻和石油焦气化的影响

4．2．3 贝壳对海藻和石油焦气化的影响

4．3 小结

第五章 生物质热重分析及其动力学特性研究

5．1 实验部分

5．1．1 实验原料

5．1．2 实验仪器

5．1．3 实验步骤及分析测试

5．2 动力学数学模型的建立

5．3 贝壳对生物质的热解反应及动力学热分析

5．3．1 贝壳与生物质共热解特性分析

5．3．2 贝壳对生物质热解动力学数值分析

5．4 海藻和石油焦热解过程分析及动力学分析

5．5 小结

第六章 全文总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文和完成的工作

致谢