生物质热解油催化重整制氢研究

摘要

氢气不仅是一种重要的化工原料，而且还是一种可以用于燃料电池和内燃机的清洁燃料。生物质热解油的催化重整是最有前途的制氢技术之一。热解油的全部组分或者部分组分经催化重整得到富氢合成气，然后通过水煤气变换得到更多氢气。本文主要对锯末的热解和热解油重整这两个方面进行了研究。 实验研究了锯末在生物质流化床上快速热解过程，考察反应温度、N<,2>流速、装砂量以及生物质进料速率等几个重要的参数对热解油产率的影响，并对生物质热解油的密度、pH值、含水量和热值等物理性质进行了分析，还对热解油进行元素分析。此外，利用GC-MS分析技术对热解油的主要挥发分进行分析，为热解油的进一步利用提供了有益参考。在反应温度500℃、N<,2>流速12 L·min<'-1>、装砂量900ml和生物质进料速率1625g·h<'-1>的条件下，生物质热解油的最大产率为65.9﹪。 选择了甲醇和苯酚作为热解油模型化合物进行催化剂的性能研究。以硝酸镍、硝酸铈和硝酸镁为前驱体，镁橄榄石为载体，利用等容浸渍法合成了镁橄榄石负载的Ni-Ce/Olivine催化剂和Ni-Ce-Mg/Olivine催化剂。在设定的条件下，研究了模型化合物的重整反应，测量了压力降、产物气体流速、反应器出口的气体总体积和气体组成(通过气相色谱)。实验结果显示，添加铈的镍基镁橄榄石催化剂对甲醇具有很好的催化性能。CeO<,2>的添加改善了催化剂的稳定性，减少积炭的形成。在反应温度为750°C，水碳比为1.5，空速11200 h<'-1>的条件下，6﹪Ni-3﹪Ce/Olivine催化剂具有最好的催化活性。在这个条件下，甲醇的转化率和氢气产率分别达到85.72﹪和55.31﹪。实验还研究了模型化合物苯酚的催化重整，添加铈和镁的镍基镁橄榄石催化剂对苯酚也具有较好的催化性能。镁的添加增强了水蒸气的吸附能力，NiO/MgO固溶体的形成阻止了催化剂的烧结，增强了Ni的稳定性，限制了积炭的生成。用于石脑油重整的商业催化剂：ICI46-1对热解油的产氢性能比研究的Ni基催化剂要好，主要是由于ICI46-1催化剂有比较高的水煤气变换能力。

目录

文摘

英文文摘

第一章引言

第二章文献综述

2.1生物质能源转换和利用技术

2.2生物质热解

2.2.1生物质热解工艺

2.2.2热解产物

2.3氢气的用途及制备

2.3.1氢气的用途

2.3.2制氢方法

2.4生物质热解油催化重整制氢

2.4.1热解油催化重整制氢原理

2.4.2热解油重整反应及主要影响因素

2.5重整制氢催化剂

2.5.1催化剂的活性

2.5.2催化剂的稳定性

2.6研究的内容及意义

2.6.1本文研究的主要内容

2.6.2研究的意义

第三章实验部分

3.1热解油的制备和分析

3.1.1实验原料

3.1.2实验装置及流程

3.1.3实验方法

3.2催化剂的制备及性能评价

3.2.1实验原料

3.2.2催化剂的制备

3.2.3催化剂性能评价

3.2.4催化剂的表征

第四章实验结果与讨论

4.1热解油的制备与分析

4.1.1热解油的制备

4.1.2热解油的分析

4.2模型化合物的催化重整制氢

4.2.1甲醇的催化重整制氢

4.2.2苯酚的催化重整制氢

4.3热解油的催化重整制氢

第五章结论与展望

5.1结论

5.2后续工作展望

参考文献

致谢

附录：攻读硕士期间发表论文