生物质焦油模化物蒸汽重整实验研究

生物质焦油是生物质热解和气化过程中不可避免的副产物,并且在生物质应用过程中存在有害的影响,因此对于生物质焦油转化的研究受到广泛的关注。本文在试制开发低流阻高强度的蒸汽重整整体式催化剂的基础上,以苯和甲苯作为焦油的模型化合物,在管式反应器上研究了该催化剂作用下,温度、蒸汽量对焦油催化转化以及裂解气体成分的影响;并实验研究了催化剂作用下温度和水碳摩尔比S／C对甲烷转化率的影响。实验发现,苯和甲苯的转化率都随温度的提高而升高。甲苯和苯在裂化温度900℃,S／C=2时整体式催化剂催化作用下转化率分别达到94．1％和77．1％;在600℃时实现了甲烷气体的高效转化;蒸汽量的增加有助于裂解气体成分的调整,同时也促进了消碳反应的进行。     

氧化钙条件下焦油主要组分的催化裂解

为降低煤气化时焦油产率、提高煤气产率，利用固定床反应器研究了焦油的两种主要组分苯和甲苯在氧化钙条件下的裂解反应特性，探讨了氧化钙的催化机理。实验结果表明，与石英砂条件下相比，氧化钙在苯和甲苯裂解反应中具有催化作用，改变了反应路径，使苯和甲苯裂解活化能分别下降２８．６６％，４７．８７％，频率因子分别下降３，６个数量级；相同转化率所需温度分别下降约１５０℃，１００℃；碳析出量降低，气态裂解产物总产率提高。     

白云石和Ni-Al_2O_3焦油裂解催化剂的研究进展

煤和生物质经热解可部分转化为燃气和化学品,但该过程中产生的重质焦油利用价值低且危害设备系统安全。将热解焦油轻质化是提高燃料利用效率和气体产品质量的关键,其中催化裂解焦油是有效方法之一。本文综述了焦油催化裂解常用的两类催化剂—以白云石为载体催化剂和以γ-Al_2O_3为载体镍基催化剂的研究进展。镍基催化剂催化活性高,机械性能高,稳定性好,但制备成本相对较高,需再生使用;白云石催化剂价格相对较低,更适合非再生型的规模化生产。分析了白云石催化剂和镍基催化剂的焦油裂解原理,总结了两种催化剂的制备方法和助剂作用,对比了反应气氛、反应温度、停留时间等工艺条件对裂解反应的影响,展望了焦油裂解催化剂的研究前景。     

铁基催化剂对生物质气化催化效果和机理的研究

为解决生物质气化中焦油产率过高，易造成设施堵塞和腐蚀的问题，在气化过程引入铁基催化剂以降低焦油产率。同时基于生物质气化中合成气组分变化及焦油裂解的作用分析了铁基催化剂的作用机理。结果表明：当加入铁基催化剂后，合成气中的氢气产率从20.32 mL/g (每克生物质)上升到114.72 mL/g;焦油中大分子多环芳烃被降解，铁催化了纤维素链端的降解反应，使纤维素分解成了糠醛、酮、呋喃等化合物。该研究证实了铁基催化剂的催化效果，揭示了催化机理，为铁基催化剂在气化中的应用提供理论依据。     

小型生物质热解气化发电系统研究

以玉米秸秆颗粒为生物质原料,以产气量为20m3／h的热解炉为气化装置,结合10kw的燃气内燃机发电系统及生物质焦油裂解装置,概述了生物质焦油的净化流程,分析了热解温度与生物质热解气成分的关系,得出生物质热解气发电的运行情况．简要总结了生物质炭的利用和小型生物质热解气化发电系统的特点．     

在管式炉中生物质热解的机理

介绍了在管式热解炉中生物质的热解过程．以稻壳为原料，探索生物质在管式热解炉中的反应特性．三种产物(气体、焦油和木炭)单独收集并进行了分析．研究分析了反应温度对热解产物的影响，发现产气中氢气的百分含量随着热解温度的提高明显增加，二氧化碳的百分含量则随着温度的提高而减少．     

流化床水煤气汽化炉特性研究

按间歇法工作的流化床水煤气炉是一种新的汽化技术，它是我国自行发明的专利技术，已经历多年的工业运行－ 本文详细阐述了该炉的工艺过程，指出其与固定床水煤气汽化炉相比的三个特点：①整个床层温度均匀，温度变化亦均匀－ ②炉出口温度较高，利于煤气中的焦油、酚类裂解－ ③自动连续的加煤方式－ 该炉使用非粘性煤和粘结性煤长期连续工业运行的结果表明，可使用各种粉煤，特别是贫煤、烟煤、褐煤，生产中热值煤气－ 煤气中ＣＯ 含量低于２０ ％ ，不含焦油和酚类，可用作我国中小城市的民用煤气和中小化肥厂的原料气，是固定床水煤气汽化炉的合适的替代炉型     

生物质热解过程中焦油形成机理的研究

以组成生物质的纤维素和木质素为研究对象,考查了焦油的成分随温度的变化关系,并对焦油的形成机理进行探讨.实验结果发现:纤维素在热解过程中收集到的焦油组成主要以酸、醛、酮、酚为主,且随温度的增加,焦油组成中的酸、醛、酮、酚组份发生二次热裂解向苯、萘等芳香化程度增加的过程转化,而木质素在热解过程中收集到的焦油组成主要以苯、甲苯以及多环芳烃为主,且随温度增加,甲苯进一步向苯及多环芳烃进行转化.     

流化床水煤气汽化炉特性研究

按间歇法工作的流化床水煤气炉是一种新的汽化技术，它是我国自行发明的专利技术，已经历多年的工业运行。本文详细阐述了该炉的工艺的过程，指出其与固定床水煤气汽化炉相比的三个特点：①整个床层温度均匀，温度变化亦均匀，②炉出口温度较高，利用煤气中的焦油、酚类裂解；③自动连续的加煤方式。该炉使用非粘性煤和粘结性煤长期连续工为业运行的结果表明，可使用各种粉煤，特别是贫煤、烟煤、褐煤，生产中热值煤气，煤气中ＣＯ含     

生物质焦油催化裂解过程中二次焦油成分

以秸秆热解产生的焦油为原料,在固定床反应器实验台上进行了催化裂解实验,研究了反应温度和催化剂种类对生物质焦油的裂解反应产物———二次焦油成分的影响规律。在高铝砖作为催化剂作用下,随着温度的升高,二次焦油构成有芳香化的趋势,多环芳烃的种类和含量都在增加。反应温度的提高有利于焦油的深度转化,二次焦油产率降低;但是高温下生成的二次焦油芳化程度更高,更容易引起催化剂积炭失活。当反应温度为900℃时,碱性催化剂白云石和石灰岩作用下二次焦油成分相似,以复杂的大分子环烃为主,而且焦油成分种类减少到10种左右;酸性催化剂高铝砖作用下焦油成分仍然很复杂,有将近30种,除了含有大分子环烃外,还含有部分石蜡烃,芳香族种类很多,多以双环、三环以及四环的形式存在。     

焦油裂解时氧化钙失活的活性再生特性研究

在固定床反应器上,以焦油的两种主要组份苯和甲苯为对象,对氧化钙失活后通过燃烧实验研究其催化活性的再生特性,测定了再生氧化钙条件下的裂解反应动力学参数．实验结果表明,通过空气条件下燃烧,氧化钙的活性得到部分再生,相同温度下,再生条件下气态裂解产物减少．     

生物质高温热解气、液、固三相产物及碳烟生成特性

为了研究生物质高温热解气化特性,特别是在此过程中碳烟的形成机理,在一维沉降炉内对麦秆和杨树木屑于900~1 300℃进行高温热解,收集热解产生的气、液、固三相及碳烟产物,对热解产物的产率(产物与生物质干基的质量比)、形貌及组分进行分析,对比了两种生物质热解产物特性并重点分析热解碳烟的形成机理。结果表明,麦秆、木屑热解碳烟的产率随着温度的升高而升高,分别为0.28%~2.40%和0.34%~6.30%,热解焦炭的产率随着温度的升高逐渐降低,分别为2.8%~7.3%和0.29%~2.9%。木屑由于具有较高的木质素和纤维素组分,会产生更多的碳烟;麦秆由于具有高灰分和抽提物含量,会生成更多的焦炭。麦秆的不凝性气体产率为47%~69%,木屑的为59%~77%,热解产气率总体随温度的升高而升高。两种生物质热解的焦油产率均低于1.6%,温度升高至1 200℃时焦油完全转化,焦油的组分几乎均为芳烃类物质。生物质的热解过程中,在900~1 100℃时,碳烟的形成为小分子烃类气体裂解和大分子焦油缩聚机理共同作用的结果,在温度超过1 100℃时,增长的碳烟主要是通过小分子烃类气体裂解的途径生成。     

生物质气化过程中焦油脱除技术研究进展

综述了近年来国内外生物质气化过程中主要的焦油脱除技术物理脱除、热化学脱除以及等离子脱除技术的研究进展，认为目前该项技术需要解决的主要是二次污染、高效催化剂制备和技术经济性等问题，高温裂解脱除焦油和开发低成本复合型催化剂是解决这些难题的有效方法，并将成为未来的技术发展方向。     

含焦油生物质气化气再燃还原NO的实验研究

采用生物质气化再燃技术,在管式流动试验台上对上吸式生物质气化炉产生的含焦油生物质气化气再燃还原NO进行实验研究.结果表明,对应一定的生物质气流量,含焦油生物质气还原NO过程中存在最佳氧量;NO还原效率随温度升高而增加,但氧气不足时温度过高容易使焦油聚合生成碳黑,导致还原效率下降;通过对比含焦油生物质气与单纯小分子气体还原NO的实验趋势,充分体现了焦油的突出作用.在本文实验范围内,含焦油生物质气还原NO效率最高达80%,是适合生物质能资源化利用的一种很好的方式.     

缩口形式对两段供风气化反应器性能的影响

在生物质气化过程中，气化气中焦油含量高是影响整个系统正常运行的重要因素。本文在分析生物质气化机理的基础上，实验研究了缩口型式对温度分布和气化气中焦油含量的影响，分析了缩口型式对两段供风气化反应器性能的作用，探讨了提高生物质气化炉的总体性能的途径。     

气化松焦油碱性催化裂解动力学性能

为揭示气化焦油在催化剂作用下的热解特性,利用STA499F3同步热分析仪对松树皮气化过程中产生的焦油进行热分析实验,分别获得不同升温速率下松焦油在催化剂Na2CO3和CaO作用下裂解反应的热分析曲线.利用热分析动力学原理,建立松焦油催化裂解的动力学计算模型,采用Popescu法推断机理函数并求出活化能E和频率因子A等动力学参数.研究结果表明:气化松焦油催化裂解过程的反应机理为三维扩散,圆柱形对称;Na2CO3和CaO能对焦油热解过程起到很好的催化效果,且Na2CO3的催化性能略优于CaO的催化性能.     

导向喷动流化床生物质快速裂解制液体燃料

在冷模试验得到的优化的结构参数基础上,建立了一套生物质最大处理量为5kg／h的导向管喷动流化床生物质裂解反应器。反应在常压和440～520℃进行,以木屑为生物质原料,二氧化碳和氮气为喷动气或流化气,沙子为流化介质。结果表明该喷动流化床反应器可用于生物质的快速裂解。在400～480℃,液体产率随温度增加而上升,高于480℃时,二次反应的加剧又导致液体产品产率下降。固体和气体的产率则随温度的升高而减少。喷动气和流化气流量的增加均强化了反应器内的传热,并使生物质初始裂解产物的停留时间减少,二次反应进行程度减弱。在适当的裂解条件下液体产率可达73．2％,此时气体和焦的产率分别为12．8％和14．0％。所得液体产品为单一相液体,含水约30％,可用于燃烧。与流化床相比,喷动流化床作为生物质快速裂解反应器可明显提高液体产率。     

一种生物质与煤混合流化床气化方法及其装置

江苏大学的“一种生物质与煤混合流化床气化方法及其装置”被授予发明专利．该发明涉及能源设备，是一种无焦油产生，且工艺简单，能生产高热值煤气的生物质和煤混合的气化方法及其装置．以生物质、煤两种物质为气化原料，流化床气化炉采用供风燃烧和供蒸汽气化的间歇工作；在供风燃烧阶段，煤和风供入炉内，使气化炉的煤料在流化状态下燃烧，放出热量；在气化阶段，向气化炉供入水蒸气和生物质，使高温碳料层在流化状态下发生水煤气反应、生物质在高温下干馏热解气化反应，所产生的高热值煤气经降温除尘处理后进入煤气净化系统；突出了生物质挥发分高，固定碳少，易于高温干馏热解，而煤固定碳高，灰熔点高，易于燃烧形成高温料层的优点，通过两者有机地融合可生产出不含焦油的高热值的燃料气．     

一种循环床循环灰条件下焦油组分的催化裂解

以循环流化床锅炉循环灰为热载体、部分气化产生的半焦为锅炉燃料的煤的部分气化技术中,降低焦油产率、提高煤气产率是一个关键。在固定床反应器实验台上实验研究了一种循环流化床锅炉循环灰条件下焦油的两种主要组分苯和甲苯的催化裂解反应特性,测定了裂解反应动力学参数,探讨了循环灰的催化机理,实验结果表明,与石英砂条件下相比,循环灰极大地促进了焦油的裂解程度,气态裂解产物总量提高。     

催化裂化条件对处理生物质热解焦油的影响

为了研究催化裂化条件对生物质热解焦油处理的影响,以秸秆热解产生的焦油为原料,在固定床反应器实验台上,研究了石灰石、白云石和高铝砖3种催化剂作用下,温度、催化剂尺寸、床高等反应条件对焦油裂化的影响规律。实验结果表明,石灰石对焦油裂化有较好的催化效果,它作用下的产气率高,而且它是天然矿石,加工成本低,煅烧后耐磨性比白云石好,很适合生物质热解工艺中作为焦油裂化的催化剂使用。实验结果还表明提高裂化温度、增加床高、减小床料粒径都能有效地促进焦油深度裂化。该文结果可为焦油催化裂化工程设计提供指导。