两段式生物质的氧气-金属/炭的催化裂解研究开题报告

 2021-08-09 12:08

1. 研究目的与意义

当前我们所使用的能源绝大多数都来源于化石资源,然而化石资源的储量是有限的,化石资源的大量消耗将使我们未来的发展面临巨大的危机。生物质能源是近几年为了缓解化石能源消耗压力的一种新能源,主要是利用废弃的生物质产生固体、气体、液体燃料。

生物质焦油是热解和气化过程中产生的副产物,焦油的存在对于热解气化过程以及相关的设备都有较大的危害。首先,降低了利用效率,焦油的能量一般占总能量的5-15%,这部分能量难于被利用而被浪费;其次,焦油在燃气输送过程中冷凝下来形成粘稠的液体,附着于管道和设备的壁面上,将造成管道的堵塞;再者,焦油在燃烧时容易产生碳黑,造成污染并对燃气利用设备有严重的损害。催化裂解是除去生物质焦油的方法之一,本实验所选用的催化剂为Ni-椰壳炭和Ni-木炭。催化剂大大降低了焦油裂解温度(700-900℃),并提高了焦油转化率。所以说焦油催化裂解是一种非常有潜力的除焦油方法,已经成为了该领域研究的重点。

实验所得的气体产物主要包括H2、CO2、CH4、CO,其中H2、CO是主要的可燃性气体。氢能是一种新的二次能源,与其他新能源相比,氢能具有导热系数高、热值高(是汽油热值的3倍)、燃烧无污染等优点。

2. 国内外研究现状分析

一 催化剂的研究进展

(1)国外研究概况

从上世纪八十年代起,国外研究者就开始了采用催化剂催化裂解生物质气化焦油的研究。在焦油催化转化过程中,催化剂不仅能消除焦油,同时还能调整热解气成分。现在常用的催化剂包括镍基催化剂、煅烧白云石、菱镁矿、沸石矿、橄榄石和铁催化剂等。催化剂在降低焦油含量方面有很大的潜力,在反应器内可以促进多个化学反应的发生,并影响了气体的组分和热值。

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3. 研究的基本内容与计划

生物质金属/炭催化裂解是研究生物质能源的重要手段,而通入适量的氧气更有利于生物质的催化裂解,有利于调节气体的组分,能够延长催化剂的使用时间。本论文的研究内容如下:

(1)研究通入氧气的浓度对生物质金属/炭催化裂解的的影响;

(2)研究温度对生物质氧气-金属/炭催化裂解的的影响;

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4. 研究创新点

(1)本实验将Ni负载于木炭和椰壳炭上

(2)两段式催化裂解将催化剂和原料分开,原料可以反复利用。

(3)通入氧气调整气体组分,并防止催化剂积碳现象的发生
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