CO2吸附剂对生物质催化热解制取富氢燃气的影响

使用常压双颗粒流化床反应器,对稻壳生物质进行了添加CO2吸附剂的催化热解研究.结果表明:CO2吸附剂CaO和Ca(OH)2可明显促进生物质催化热解初期热解产物的二次反应,使产物向产氢方向移动.添加CaO时,产氢量随CaO添加量的增加而增加;而随Ca(OH)2添加量的增加,富氢燃气产物中氢气的体积分数和产氢量均有峰值出现.同时,Ca(OH)2在催化热解过程产生的H2O可作为生物质二次反应和水煤气变换反应(WGS)的反应物,从而进一步提高热解产物中氢气的产量.     

煤与生物质流化床水蒸气共气化

采用单一流化床二步气化方法,以煤作为热载体与发热体,水蒸气作为气化剂,在流化床试验装置上进行生物质(稻壳和木屑)气化的试验研究,考察反应温度(t)、水蒸气与生物质的质量比对燃气组分、氢产率和潜在氢产率的影响。实验结果表明,随着反应温度的升高,H2浓度、氢产率和潜在氢产率都不断增加,而H2与CO体积比逐渐减小;随着水蒸气与生物质的质量比的增大,H2浓度、H2与CO体积比、氢产率和潜在氢产率均不断增加,而CO与CO2体积比呈减小趋势。生产氢的最佳条件:t=1 025℃、水蒸气与生物质质量比为2。在最佳条件下,进一步研究了生物质种类对氢产率的影响。木屑气化制氢优于稻壳气化制氢,木屑气化所获得的氢产率(61.7g H2/kg)约为稻壳气化所获得氢产率(53.4 g H2/kg)的1.2倍。     

湿生物质催化气化固体产物的微观结构分析

为深入地认识一种伴随有CO2吸收的湿生物质催化气化技术,对该过程中有代表性的固相:如,半焦、吸收剂、催化气化固体残留物进行微观结构分析.结果表明:湿生物质半焦具有更加丰富的微孔结构,其比表面积和孔容积相对于干物质半焦分别增加了17%和19%;Ca(OH)2以及水合Ca(OH)2的高温分解能提高比表面积和孔容积,且产物CaO的孔径分布随水合Ca(OH)2中水分含量的增加而上升.温度对湿生物质催化气化固体残留物的微观结构有较大的影响,随着温度的升高,其比表面积曲线呈S型,孔容积曲线则先略微降低后迅速升高.     

超临界水中花生壳气化制氢催化剂的筛选与研究

在釜式反应装置上,以原生生物质花生壳为原料、CMC为添加剂,对不同种类的催化剂在超临界水中生物质催化气化制氢的影响进行了实验研究.温度水平选择为400℃,压力控制在22～24 Mea范围内,物料的质量分数为10%,催化剂包括ZnCl2、K2CO3、KOH、Na2CO3、NaOH、LiOH、Ca(OH)2、Raney-Ni、橄榄石和白云石.实验结果表明:各种催化剂的催化效果有很大的区别,骨架催化剂Raney-Ni的大比表面积和特殊的电子层结构,使得生物质在超临界水中较低温度条件下可以达到良好的气化效果,在所考察的几种类型催化剂中,Raney-Ni的产氢效率最高,达到28.03 g/kg,是一种极具潜力的超临界水生物质制氢催化剂.     

加压流化床中影响生物质气化气组成因素的研究

以加压流化床为反应器,锯末为原料,通过测定生物质空气气化产物的组成及其随反应条件变化的规律,确定了生物质结构与生物质气化气组成的关系。在700~850℃的温度范围内,以50℃为增量,考察了温度对气化产品气的影响。结果表明:CO是生物质气化的主要产物,在700~850℃的范围内,CO含量迅速升高,同时H2、CH4和烃类气体(包括CH4、C2H4、C2H2、C2H6、C3H6、C3H8)的含量也有升高,CO2的含量先升高后降低。生物质加压空气气化的实验中,压力从0.5 MPa变化到1.7 MPa,随着压力升高,CO2的体积分数上升,而CO和H2的体积分数下降,CH4和烃类气体的体积分数随压力的升高有上升趋势。生物质空气-水蒸气气化的实验中,水蒸气与生物质质量比mS/mB从1.1变化到2.6,随着mS/mB的升高,CO2,H2的体积分数均有所上升。反应结果表明,升高温度有助于生物质转化为气体;而压力越高越有利于CH4等烃类气体的生成,且随着压力的升高,反应器的处理量增大,反应程度加深;水蒸气的加入,减少了空气的消耗量,并生成了更多的H2及碳氢化合物,改善了产品气的质量。     

碱金属对生物质化学链气化过程的影响

在固定床上研究了碱金属对稻杆水蒸气气化和化学链气化过程的双重影响规律.实验发现:700℃下碱金属盐浸渍处理后生物质水蒸气气化产气率显著提高,H_2体积分数提高到56%~57%,而CO降低到13%左右,表明碱金属极大促进了焦的重整反应和水煤气反应,且原料中固有有机钾元素作用大于添加的无机钾;提高气化温度到900℃后,碱金属催化含氧官能团的二次裂解提高了CO产率,但催化水煤气反应同时消耗CO,两者相互竞争造成CO的产气呈现非线性特性.在5%碳酸钾浸渍浓度附近获得最高的CO、H_2综合含量和最高气化效率;相比于传统生物质水蒸气气化,添加载氧体后H_2产率得到了提升,钾修饰后的载氧体可明显提高H_2含量和产气率,750℃时H_2产气率都达到最大值0.82 m~3/kg,且气化效率达到75%;提高温度虽然增加了CO产率但H_2产率反而下降,分析认为钾修饰后的载氧体在高温下易于形成熔融硅酸钾盐,在阻塞载氧体表面的同时抑制焦和水蒸气反应.     

煤与生物质共超临界水催化气化制氢的实验研究

在压力为20～25MPa、停留时间为15～30s、：NaOH添加量(质量分数)为0．1％、反应器外壁温度为650℃的条件下，对煤与生物质的模型化合物羧甲基纤维素钠(CMC)在超临界水环境中的催化气化制氢性能进行了研究，探讨了物料浓度、压力以及停留时间对煤与CMC共气化制氢的影响．实验结果表明：煤与CMC二共超临界水催化气化制氢的主要气体产物是H2、CO2和CH4，H2的体积分数可高达60％以上；增加物料浓度、升高压力有利于提高产氢率，但延长停留时间不利于氢气的制取．     

生物质与煤共气化制取氢气的试验

采用单一流化床二步气化方法,在流化床中用纯水蒸汽做气化剂进行生物质与煤共气化制取氢气的工艺试验.研究了反应温度、生物质与煤的质量比值、水蒸气和生物质的质量比值m(S)/m(B)等参数对产氢量的影响,同时考察不同工作条件下的焦油质量浓度.通过对气体成分和产率的试验分析计算出氢气的实际产量和最大产量.试验结果表明,反应温度和水蒸气量是提高氢气实际产量以及潜在产量的重要参数.当反应温度区间在950～1 000 ℃,m(S)/m(B)为0.9,生物质与煤的质量比值为4/1时,每千克无灰干基生物质和煤的实际产氢量为68.25 g,潜在产氢量最大值可达138.01 g.     

原生生物质在超临界水流化床系统中气化制氢

以原生生物质玉米芯与羧甲基纤维素钠的混合为原料,利用实验室成功构建的超临界水流化床气化制氢系统,在压力25 MPa、温度550～650℃范围内,对其气化制氢特性进行研究,讨论了气化过程中气化时间、温度、流量、物料浓度对气化效果的影响.研究结果表明:温度对气化影响较大,升高温度有利于气化;小的流量对应长的反应器停留时间有利于产氢;随着物料质量分数的增加,生物质气化效果明显下降,而在超临界水流化床气化制氢系统中质量分数为18%的物料仍能长时间连续稳定气化,未发生反应器结渣堵塞现象.     

温度对Al-Ga-Mg-Sn铝合金产氢性能的影响

铝基材料水解产氢具有广泛的应用前景.通过电炉熔炼制备了5种新型Al-Ga-Mg-Sn铝合金;利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析手段表征合金在铸态下的组织结构;采用制氢装置测试铝合金在50、70、90℃自来水中的产氢速率和产氢量.结果表明:Al-Ga-Mg-Sn铝合金组织由铝基体和Mg_2Sn组成,水解产物为AlO(OH)等;同一成分试样,产氢速率和产氢量均随温度的升高而增加;不同成分试样在同一温度下,产氢速率和产氢量与低熔点元素Ga、合金相中Al(s)和Mg_2Sn的体积分数有关.进一步分析发现:产氢动力学服从直线规律,即同一试样产氢速率与温度成正比,并基于实验结果进行了拟合与验证.     

超临界水中半纤维素气化制氢的影响因素分析

以碱性化合物KaCO3、Ca（OH）2以及Ru／C为催化剂，在间歇式高压反应釜中，对半纤维素在超临界水中的气化制氢特性进行了实验研究．结果表明：3种催化剂都有较好的催化作用，其中Ru／C的效果最佳，当加入0．8g时，每千克半纤维素可生成14．365m01 H2，约为不加入催化剂时的3．8倍，为单独加入K2CO3、Ca（OH）2时的1．6和1．9倍，气化率和氢转化率也有很大提高，分别达到77％和126％．同时，催化剂混合使用要比单独一种催化剂的效果好．温度的提高可明显提高H2产量，同时降低CH4产量．此外，停留时间对气化效果也有一定的影响，20min时气化效果最佳．     

温度对天然焦蒸汽气化特性的影响

在小型流化床实验装置(φ50 mm、高1.6 m)上,考察了温度对沛城煤矿天然焦蒸汽气化产气量、碳转化率、煤气热值和煤气组分的影响,并与ASPEN PLUS模拟结果进行了对比.实验结果表明:反应温度是影响气化反应的主要因素,温度升高,煤气组分中H2和CO2含量下降,CO含量增加;当气化反应温度从850 ℃提高到1 000 ℃,碳转化率从10.25%提高到47.76%,产气量增加了4.3倍;H2和CO2的含量由63.0%和25.0%减少到59.8%和20.2%,CO含量由9.6%增加到18.5%;煤气热值从8.87 MJ/m3增加到了9.33 MJ/m3.应用ASPEN PLUS软件模拟天然焦-蒸汽气化反应过程,同时考虑碳转化率,其模拟结果与实验数据接近,误差在可接受范围内,因此ASPEN PLUS模拟对系统设计与优化具有参考意义.     

氯化铝对脱水污泥超临界水气化产氢的影响

如何选择或开发合适的催化剂以提高产氢量成为污泥超临界水气化技术,是实现实际应用的关键。选取氯化铝(AlCl_3)作为催化剂,以污水厂脱水污泥为对象,采用间歇式高温高压反应釜,在400℃、24 MPa、30 min的条件下进行超临界水催化气化实验。分析AlCl_3对脱水污泥超临界水气化产氢以及关键产物的影响,探讨AlCl_3的催化机理。结果表明,AlCl_3能够显著促进脱水污泥超临界水气化产氢,在6wt%添加量下氢气产率达到11.52 mol/kg OM,比不添加提高了近43倍。AlCl_3的添加会促进小分子有机物聚合生成酚类物质,抑制小分子聚合生成焦炭。AlCl_3催化机理是水解生成HCl和A_l2(OH)_3。HCl作为酸性水解剂,促进污泥中碳水化合物在亚临界条件下水热解转化成小分子物质,并进一步在超临界条件下气化产生氢气;Al_2(OH)_3作为碱性化合物催化剂,促进水气转化反应促进产氢,二者共同作用促进脱水污泥超临界水气化产氢。     

溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛及其性能研究

以钛酸丁酯为先驱物,乙醇为溶剂,醋酸为螯合剂,采用溶胶-凝胶法制备粉体纳米二氧化钛.综合考虑水,醋酸,乙醇,温度以及滴加方式对钛酸丁酯水解的影响,并结合纳米二氧化钛样品光催化试验、X射线衍射和透射电镜表征的结果,找出制备二氧化钛的最优配比和最佳条件.     

过氧化钙常温水相法合成新工艺的研究(Ⅱ)

以Ca(OH)2 和H2O2 为原料 ,通过添加稳定剂 ,实现了过氧化钙的常温合成 ,并研究了加水量、反应时间、稳定剂用量、Ca(OH)2 过量系数等因素对产品纯度和产量的影响 ,确定了最佳工艺条件 ,并对该产品的稳定性进行了测试     

第二代增压流化床煤部分气化炉单元中间试验研究

在热输入为2 MW加压喷动流化床煤部分气化中试试验装置上,对所构建的煤气化试验系统进行了工艺及装置试验研究,在此基础上进行了连续12 h的煤部分气化试验,以考察工艺参数对气化行为的影响.试验结果表明:中试装置的各分系统设计合理,全系统能协调稳定运行,能为第二代增压流化床联合循环发电系统(2G PFBC-CC)的下游单元提供合格的煤气和半焦;在较高的气化温度下,煤气中甲烷质量分数由于二次热解而降低,碳转化率增加;提高了入炉的蒸汽量,煤气中氢气质量分数明显上升.     

Ca（OH）2对污泥中制取富氢气体的影响

以城市污泥转化为富氢气体为目的,使用超临界水（SCW）间歇反应器,以Ca（OH）2为催化剂,主要考察了Ca/C摩尔比、反应温度对城市污泥在SCW条件下生成的气体组成、碳转化率以及CO2吸收率等的影响。实验结果表明,随着Ca/C摩尔比的增加,气相产物中的CO2可以得到有效固定,同时促进碳转化率和H2产率升高。在600℃、30MPa的条件下,当Ca/C摩尔比为0.6时,CO2的吸附率达到95％,H2含量比Ca/C比为0时提高14.7。随温度升高,碳转化率和H2的体积分率逐渐增加,Ca的利用率也逐渐增大。温度为680℃时,CO2吸附率达到99％,H2含量达到43.7％。Ca（OH）2的催化作用在高温下更加显著。     

变换型煤用于制造低含量CO水煤气气化的研究

在小型单管气化反应炉内进行了本题的研究。用粉煤和变换剂制成的型煤进行了水煤气气化反应试验，考察了变换剂种类添加量，气化反应温度，反应时间，蒸汽流量对煤气组成的产气率的影响。结果表明，Ｃａ基变换剂可使煤气ＣＯ含量ψ降低０．１０左右，Ｃａ－Ｎａ复合变换剂还可显著提高煤气产率。