生物质原生结构衍生半焦催化剂催化裂解焦油特性研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Ling_cheng
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
经济发展带来的化石能源的大量使用,造成了全球性的能源短缺和环境污染问题,致力发展可再生和清洁低污染的新能源成为了全球国家的关注点。生物质作为一种储量巨大、来源广泛的可再生资源,在替代部分传统化石燃料、减少环境污染方面发挥着越来越重要的作用。通过热解气化的方式,将生物质转化为高品质的合成气,是生物质能源开发的重要途径。焦油是热解气化过程中不可避免的产物,是限制生物质热解气化技术发展的重要难题之一。催化裂解法被视为焦油脱除最为有效的技术,研究兼具高活性和高稳定性的催化剂是实现焦油高效催化裂解的关键。基于此,本文采用典型林业生物质松木作为原料,利用其原本生长过程中形成的天然生物结构,合成了具有高催化性能的原生结构催化剂,研究了其对生物质焦油和其典型模化物的催化裂解特性:(1)采用整体松木块为原料,以Ni Cl2为活化剂和赋予金属物质,通过简单的浸渍和碳化制备出具有镍金属纳米颗粒负载的原生结构催化剂,并将其用于生物质焦油重整中。结果发现,在催化剂的轴向上实现了规则的流通通道(20-50μm),在横向上具有不规则的孔。在生物质碳化过程中,通过原位反应形成高密度且分散良好的Ni~0纳米颗粒并封装在通道壁上。通道的存在保证了气流的快速通过,减少了反应过程中的焦炭沉积问题。基于其独特的结构,该催化剂对生物质焦油分解表现出高活性和良好的稳定性。在热解温度600°C、重整温度800°C时,焦油转化率达到92.11%,气体产率达到411.6m L/g,并在五次循环实验中焦油转化率保持稳定,说明原生结构催化剂的催化稳定性较好。(2)采用整体松木块为原料,引入Co Cl2、Ni Cl2双组分制备出具有钴镍双金属纳米颗粒的催化剂,开展了催化剂对焦油及甲苯的催化裂解的强化特性研究。结果显示,钴和镍之间发生了强相互作用,聚合形成了钴镍合金纳米颗粒。钴镍合金的存在使得催化剂的性能得到了很大提升,在700oC的重整温度下,甲苯转化率在6h内均维持在90%以上,对生物质焦油的转化率达到了93.64%,并且焦油转化率在生物质焦油催化五次循环实验中保持稳定。在钴的作用下,合成气产率尤其是氢气产率得到了很大提升,分别达到了495.4m L/g和174.38m L/g。(3)采用整体松木块为原料,基于钴、镍的协同作用,引入水热法,制备出具有石墨碳结构装饰孔道的催化剂。结果表明,在水热和碳化处理的结合作用下,催化剂的内部结构得到了进一步的丰富并且催化剂的活性和稳定性都得到了提高。在700oC的重整温度下,催化稳定性延长到了9h,转化率均维持在90%以上。
其他文献
创新是经济发展的重要驱动力。随着经济的不断发展,我国经济基础薄弱、内生增长动力不足、就业结构矛盾、产业结构落后等问题日益突出。企业作为创新活动最重要主体,其进行的创新活动有利于解决我国存在的发展问题,为经济的发展增强内生动力。因此,关注企业创新、推动企业创新发展是促进经济发展的重要支点。随着财税分权体制的逐步建立以及80年代以来中国经济的快速发展,地方政府间的税收关系受到了极大的关注。特别是研究中
学位
随着开采深度的增加,煤层底板下伏高承压含水层引起的底板突水事故是制约煤炭资源开采的一大问题,且底板突水的发生大多与断层构造带有直接关系。本文以兖州矿区杨村煤矿十采区开采的太原组下组煤16上煤层为研究背景,以巷道揭露的典型逆断层10605F5为主要研究对象,通过微观测试分析、原位压渗测试、室内模型试验和数值模拟计算等方法对断层裂隙带在压力水流作用下的渗流特性进行了研究,主要研究成果如下:(1)通过统
学位
表面等离激元(Surface Plasmon,SP)是指在金属结构表面的自由电子与入射光子之间发生相互作用产生的电磁振荡模式,表面等离激元包括传播型的表面等离极化激元(Surface Plasmon Polaritons,SPPs)和局域表面等离激元(Localized Surface Plasmon,LSP)两大类。前者是电磁波在金属和介质间的界面上被激发并沿着金属层进行长距离传播的模式;后者是
学位
煤炭资源的干法高效分选与利用是成为当今社会的研究重点,特别是对细颗粒煤炭的干法分选是煤炭分选领域的热点问题。本文基于新研发的气固干扰流化床,将磁场能量引入到气固流化床中,以Geldart-C类磁铁矿粉作为加重质形成磁场空气重介质流化床,用于对细颗粒煤炭的分选研究。利用微压差传感器进行流化特性试验研究,探究磁场能量对床层流化状态的影响机制,发现磁场能量可以改善颗粒的沟流问题,增强加重质的流化活性,提
学位
钢材广泛应用于建筑与桥梁等领域,其中钢结构桥梁、海洋石油平台等设施长期处于大气侵蚀环境易产生腐蚀,对结构的安全性产生威胁。同时钢桥梁发生交通事故易产生火灾,海洋石油平台在外部因素下也极易发生爆炸等事故,火灾高温会对这类长期受环境侵蚀的钢结构设施造成更加严重危害。本文开展锈蚀后钢材高温下力学性能研究,这是对钢材火灾高温力学性能理论研究及相关设计理论的有益补充;基于锈蚀形貌重构及有限元模拟分析方法,创
学位
降水是水文循环中最重要的组分之一,是科学认识水循环过程、全面理解水资源特性的重要切入点,是影响水文、生态、气候等陆面过程的关键因素。站点稀少、时空分布不均或观测时间的非连续性等问题,一直是水文模拟中数据来源的问题,很大程度上制约了水文工作的开展。遥感技术的发展大大提高了对地观测能力,使区域及全球尺度实时降水观测成为可能。因此,本文基于实测气象水文数据、遥感降水数据和SWAT流域水文模型,解析典型高
学位
在工业场景下,旋转机械设备长期处于高负荷工作环境,其重要衔接部件滚动轴承容易发生故障。对滚动轴承进行故障诊断,能够确保机械设备的安全稳定运行。传统故障诊断以训练数据和测试数据服从同一分布为前提,否则训练好的模型会失效。在实际场景中,训练数据和测试数据往往存在分布差异,但是两者的数据特征具有相关性。因此,本文利用特征在训练集带标签数据与测试集无标签数据之间的可迁移性,提出基于特征迁移的无监督滚动轴承
学位
选煤作为煤炭产业的源头工作,对其技术的改进是实现煤炭经济可持续发展的重中之重,而煤与矸石的识别又是选煤工作的基础,因此研究清洁高效的煤矸识别方法也非常重要。本文主要研究依据煤与矸石图像中提取的特征进行训练与识别的方法,对比分析常用的机器学习算法,选择了适合小样本煤矸识别的SVM。在特征提取之前先进行图像预处理,针对煤矿下环境复杂,光线昏暗,所获取的煤与矸石图像含有噪声的问题,对比分析不同的图像处理
学位
填充床电催化氧化法在高盐高毒有机废水降解领域具有诸多优势,其反应器能源利用率高,降解有机物迅速彻底,因此深受研究人员青睐。填充床反应器的电催化氧化能力主要源于组成床层的粒子电极,粒子电极由基底和活性组分构成,目前常用的活性组分负载方式为浸渍焙烧法,即活性组分溶液和成型基底颗粒简单接触后煅烧实现催化剂固着,此方法无法确保活性组分和基底间充分互融,因而影响体系对污染物的矿化效果,甚至发生脱落。基于此,
学位
开关磁阻直线电机(Switched Reluctance Linear Machine,SRLM),是一种双凸极特种电机。近年来,SRLM因具有结构简单、坚固耐用、调速范围宽、控制方法灵活、成本低等优点而受到了越来越多学者的关注。但是特殊的双凸极结构使SRLM表现出高度的非线性,导致其具有数学建模困难、电磁力脉动大和噪声严重等缺点。针对上述问题,本文以一台三相6/4型双边型SRLM作为样机对电磁力
学位