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全球化石燃料的消耗和日益增长的能源需求造成的环境污染使生物质能源逐渐成为能源研究的热点。生物质作为能源消耗时,产生的C02会被植物等量的吸收,因此C02为零排放。另外,与化石燃料相比,生物质含硫、氮较少,因而是一种清洁的能源。中国生物质资源十分丰富,生物质能源的开发和利用对于中国的能源安全有重要的意义。氢气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。生物油的催化重整是有前途的制氢技术之一。
本文主要对自制生物油的水相重整特性进行了研究。作者对生物油水相在固定床上的催化重整制氢特性进行了评价;设计了两段式固定床反应器,探索了生物油水相在两段式固定床反应器上的催化重整制氢特性。并取得较高的催化重整效果。
首先利用催化剂Z204在固定床上对生物油水相重整制氢的特性进行评价。实验结果表明温度是影响生物油水相重整制氢的重要因素,反应温度750℃,还原时间为1h为最佳H2产出条件,在此条件下反应30min后H2产率达到42%,随后略有下降,在约540min内基本保持在35%左右。
固定床反应器中反应器阻力增大问题是由积碳和含有Fe,Ca,Al等无机元素的灰分组成的碳渣引起的。为了阻止不可挥发组分在催化剂和反应器内形成碳渣,设计了两段式固定床以提高催化重整效果。并对两段式固定床反应器上生物油水相重整制氢反应的特性进行了评价。研究发现,两段式反应器上生物油水相重整制氢的H2收率高于相同条件下固定床反应器的情况;并且在两段式反应器上催化剂活性保持较好;两段式反应器可以有效的避免出现反应器内部阻力的增大。
综合生物油两段式固定床冷凝相中检测出了的六种主要物质和生物油水相中检测出含量较多的物质,对生物油水相重整制氢可能发生的反应进行探讨,发现生物油水相重整可能主要包括水相中可挥发份在催化剂作用下的高温热解、甲烷催化重整反应和水煤气变化反应等。