【摘 要】
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在当今这个能源短缺的时代,探索新能源和提高能源利用率是一个热点问题。利用大量且容易获得的林产废弃物生物质进行热解重整制取氢气作为清洁燃料使用,是当下广泛研究的热点问题。就本领域国内外的研究进展而言,生物质热解领域主要的研究焦点是寻找高效的热解重整催化剂,提高热解气的产量以及氢气产量。目前研究中存在的问题主要是:催化剂性能不稳定、造价太高、易积碳或失活及热解过程产生的焦油难以净化或脱除。寻找一种资源
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在当今这个能源短缺的时代,探索新能源和提高能源利用率是一个热点问题。利用大量且容易获得的林产废弃物生物质进行热解重整制取氢气作为清洁燃料使用,是当下广泛研究的热点问题。就本领域国内外的研究进展而言,生物质热解领域主要的研究焦点是寻找高效的热解重整催化剂,提高热解气的产量以及氢气产量。目前研究中存在的问题主要是:催化剂性能不稳定、造价太高、易积碳或失活及热解过程产生的焦油难以净化或脱除。寻找一种资源丰富、价格低廉的催化剂,提高催化剂效率并更高效地进行焦油的脱除是目前生物质热解重整的研究热点。在此前提下,本文以松木燃料棒作为生物质原料,采用自行设计搭建的两段式热解重整炉为实验平台,并制备了半焦催化剂以及载镧半焦基催化剂,考察了其对生物质热解重整反应的影响,简要分析了重整温度及两种催化剂对生物质热解重整所得气、液、固产物的影响。(1)相比单纯的热解实验,在重整条件下,气体产率由650℃时的437g/kg升高到850℃时的497g/kg,均高于900℃热解时的最高产率,H2体积分数亦有明显增大,均高于800℃热解时的H2体积分数;焦油的生成量在重整条件下也出现下降的现象,液相产物在重整条件下接触高温环境的时间延长,有利于羧基更充分的脱除,酚类和醇类等更加彻底的分解;残炭的表面随着热解温度的升高逐渐变得凹凸不平,且其强度也在缓慢的减小;(2)添加半焦催化剂进行催化重整后,燃气产率升高速率明显,H2体积分数增加;加入半焦催化剂后,焦油生成量明显下降,液相产物气态时经过半焦催化剂高温催化重整后,O-H官能团的化合物明显减少,C-H、C-O、C=O等伸缩振动的特征峰峰面积有所加强,特征峰峰数减少;半焦催化剂在催化重整过程中参与了反应,表面断裂加重积灰堵塞孔道现象,催化活性降低;(3)载La量为6%半焦基催化剂性能较好,催化重整温度为800℃时,经载La半焦基催化剂催化重整后,松木热解气最高产率达到531g/kg,焦油生成量最低为90g/kg;H2体积分数由650℃时的20.42%升高至850℃时的32.66%,相较于无催化剂和半焦催化剂条件,其在800℃时H2体积分数明显高于无催化剂时的16.77%和以半焦为催化剂时的20.06%;焦油生成量降低趋势明显;经催化重整后,催化剂存在金属元素的团聚现象,活性组分La2O2CO3和La转化为La2O3,伴随积碳积灰现象堵塞催化剂表面部分孔道,催化活性有所的减弱。本课题研制的新型载La半焦基催化剂表现出了较好的松木催化热解性能,对提升生物质热解效率、降低热解能耗具有重要现实意义。
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