半焦催化松木锯末热解实验研究

发布时间：2020-05-09 08:12

【摘要】：能源是人类活动的基础，人类社会的发展需要不断使用优质能源和先进能源技术。目前全球正面临着新兴国家经济高速发展、发达国家能耗高居不下和一次性能源资源短缺的严重问题，因此，提高能源效率、改善能源结构、寻求多元化的能量来源已经成为人们的共识。生物质能由于其来源广泛，并且具有减少对化石燃料的依赖和减少温室气体排放的双重作用，可在环保的基础上实现对化石燃料的可持续发展替代而成为研究的热点。本文选用松木热解半焦为研究对象，利用小型管式固定床反应器，考察了不同反应温度和CO_2分压条件下半焦CO_2的反应活性，并建立了反应动力学模型。发现反应温度越高，气化剂中CO_2分压越大，半焦的反应活性越高；不同反应温度下未反应缩芯模型的拟合效果整体上比混合模型好，但当温度＞850℃时，半焦与CO_2的反应行为有向混合模型转变的趋势；两种模型的反应速率常数都随着温度和CO_2分压的升高而变大。选用松木锯末为热解实验原料，同时采用松木半焦作催化剂进行了生物质催化热解实验研究，主要考察了热解温度、半焦添加量、半焦粒径和原料含水率对热解气成分的影响。实验结果表明：随着温度的升高，热解气中H_2和CO的含量逐渐增加，二者含量之和最大可达78.46%，CO_2的含量逐渐减少至9.99%；减小半焦粒径，H_2、CO有所增长，CH_4、CO_2略有减少；原料干燥后H_2+CO的总含量降低了7.39%，CO/CO_2比值降低至3.18。实验条件下得到的最优热解气中H_2+CO的含量为85.34%，CO_2的含量为4.40%。此外还对半焦催化剂使用寿命进行了初步的评估。
【图文】：

松木,半焦,锯末,实物

验原料及特性原料来源解原料选用松木锯末，松木锯末来源于华中科技大学某家具加工厂。前需置于日光下自然晾晒一周，使其水分含量降低，再经过分选去除块，最后进一步筛分得到不同粒径的样品作为实验原料备用。化半焦选用块状松木在氮气气氛下热解制得，半焦制备条件及具体制将一定量的块状松木在 200 mL/min 氮气气氛保护下以 15 ℃/min 的升 700 ℃热解，热解恒温时间 30 min 以保证松木热解完全，最后在氮气却至室温后取出，密封备用。焦活性研究实验选用松木锯末在氮气气氛下热解残余半焦，，半焦的制制备过程与催化用块状松木半焦相同。原料实物如图 2-1 所示。

元素分析仪,工业分析,松木,半焦

图 2-2 CHNS/O 元素分析仪半焦的工业分析及元素分析的结果如表 2-1 所示。可以看N 和 S 元素很低，因此二者在热化学利用技术中对环境产的污染作用较小。工业分析数据显示松木半焦中固定碳松木半焦视作碳源用于生物质热解研究具有一定的可行表 2-1 松木及松木半焦的工业分析和元素分析工业分析/wt% 元素分析/wt% A V FC C H O N.18 11.82 63.23 15.77 46.36 5.75 45.28 2.17 10.40 19.75 67.68 74.55 3.49 17.69 3
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK6

【参考文献】