抗生素菌渣超临气化反应研究

发布时间：2017-06-09 07:00

  本文关键词：抗生素菌渣超临气化反应研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：生物质能源由于其可再生性,符合可持续发展的要求,故随着能源和环境问题的日益严峻,生物质能源的有效获取越来越受到人们的重视。生物质在超临界水中气化制氢技术是近年来新发展起来的一项能源转化及利用技术,因具有反应快、气化率高、过程清洁等优势而备受关注。同时,我国是一个抗生素生产大国,每年产生大量抗生素菌渣,传统菌渣处理方式如焚烧、填埋、作为饲料添加剂等存在污染大气和土壤环境、浪费资源、对人类健康造成威胁等问题。故找到一种能实现无害化、资源化的菌渣处理方式便成为主要研究方向。超临界水气化技术是一种能够有效处理生物质的环境友好新技术,本文基于实验方法对超临界水气化抗生素菌渣进行了研究,并辅以模拟仿真对实验进行了验证和预测。本文在间歇式高压反应釜中,开展了抗生素菌渣在超临界水中的气化实验,研究了温度、压强、浓度、反应时间和催化剂等因素对产物分布、各气化组分产率、气化率等的影响规律。实验主要反应条件如下:温度(350℃~450℃)、压强(26.8 MPa~36 MPa)、污泥浓度(5%~20%)、反应时间(15 min~75 min)。在结果讨论中,我们对上述影响因素做了分析对比,以期获得最有利于菌渣超临界气化反应条件。实验发现,菌渣气化的气体产物主要有CH4、H2、CO2、C2H4。综合考虑对气化率、氢气产率、氢气化率等结果的影响,当反应温度为450℃,反应压强为28 MPa,菌渣浓度为10%,反应停留时间为45 min的时候,最有利于菌渣的超临界水气化。同时,为了初步研究催化剂对超临界气化反应的影响,我们分别添加了适量的K2CO3和NaOH,发现催化剂的加入对菌渣超临界水气化影响显著,且不同催化剂的催化效果也不同。故催化剂的选择与用量都十分重要。最后,基于神经网络模型对抗生素菌渣超临界水气化进行了模拟和预测,并且证明此模型是可行的。
【关键词】：抗生素菌渣 超临界 气化 反应条件 人工神经网络
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X787;TQ116.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 选题背景及意义8-11
• 1.1.1 抗生素菌渣的来源和组成8
• 1.1.2 抗生素菌渣污染现状8-9
• 1.1.3 抗生素菌渣的处置方法及存在的问题9-10
• 1.1.4 选题意义10-11
• 1.2 超临界气化技术简介及研究现状11-15
• 1.2.1 超临界水及其性质11-12
• 1.2.2 生物质超临界气化产氢技术12-13
• 1.2.3 生物质超临界气化影响因素13-15
• 1.2.4 超临界气化反应装置15
• 1.3 课题主要研究内容及创新点15-17
• 1.3.1 主要研究内容及目的15-16
• 1.3.2 创新点16-17
• 第二章 实验方案的确定17-31
• 2.1 实验原料及分析17-19
• 2.1.1 实验原料17
• 2.1.2 材料表示基准17-18
• 2.1.3 工业分析和元素分析18-19
• 2.1.4 热值测量19
• 2.2 实验装置19-25
• 2.2.1 反应器安装与调试19-21
• 2.2.2 其他实验仪器21-25
• 2.3 实验步骤25-27
• 2.4 实验产物的检测与分析27-31
• 2.4.1 气相产物的检测与分析27-30
• 2.4.2 油品的检测与分析30
• 2.4.3 残渣的检测与分析30-31
• 第三章 实验结果的处理与分析31-51
• 3.1 菌渣原料分析结果31-32
• 3.2 不同反应条件下的超临界气化实验结果32-51
• 3.2.1 超临界气化产物概况32-35
• 3.2.2 反应温度35-38
• 3.2.3 反应压强38-41
• 3.2.4 浓度41-44
• 3.2.5 停留时间44-47
• 3.2.6 催化剂47-51
• 第四章 抗生素菌渣超临界气化的数值模拟与预测51-65
• 4.1 引言51
• 4.2 人工神经网络模型51-54
• 4.3 基于BP算法的人工神经网络模型54-57
• 4.3.1 基于BP算法的人工神经网络模型简介54-55
• 4.3.2 基于BP算法的人工神经网络模型的建模过程55-57
• 4.4 模拟与预测结果57-65
• 4.4.1 输入变量为反应温度、浓度和停留时间的模拟及预测60-62
• 4.4.2 输入变量为反应压强、浓度和停留时间的模拟及预测62-65
• 第五章 结论和展望65-68
• 5.1 主要结论65-67
• 5.2 展望67-68
• 参考 文献68-72
• 致谢72-73
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文73

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