生物质焦油模化物蒸汽重整实验的研究.pdf

中国工程热物理学会 工程热力学与能源利用 学术会议论文 编号：081046 生物质焦油模化物蒸汽重整实验研究 1 1 1，2 1，2 1 1 陈雷 张晓东 徐鑫 孙海权 赵保峰 孙立 (1.山东省科学院能源研究所 济南 250014 2. 山东理工大学轻工与农业工程学院，淄博255049) (Tel:0531E-mail:chenlei_sderi@) 摘要：生物质热化学转换技术的研究与广泛应用，使生物质焦油的影响备受关注。本文在试制开发低 流阻高强度的蒸汽重整整体式催化剂的基础上，以苯和甲苯作为焦油的模型化合物，在管式反应器上 研究了该催化剂作用下，温度、蒸汽量对焦油催化转化以及裂解气体成分的影响；并实验研究了催化 剂作用下温度和 S/C 对甲烷转化率的影响。实验发现，苯和甲苯的转化率都随温度的提高而升高。甲 苯和苯在裂化温度 900℃，S/C=2 时整体式催化剂催化作用下转化率达到 94.1%和 77.1%，与空白堇青 石载体裂解转化相比效果明显；并且在 600℃时实现了甲烷气体的高效转化；蒸汽量的增加有助于裂 解气体成分的调整同时也促进了消碳反应的进行。 关键字： 生物质 焦油 模型化合物 整体式催化剂 0.引言 随着能源与环境压力的持续增长，可再生能源的利用逐渐得到重视。生物质作为自 然界重要的可再生碳源，具有资源丰富、永续利用，且利用过程清洁、二氧化碳零排放 等显著优势，因此在我国可再生能源利用中占有重要的地位。 生物质热解气化技术作为生物质能利用的重要途径之一，近年来发展迅速，但是， 热解和气化过程中产生的焦油成为制约生物质热化学转化技术发展的瓶颈问题，一直未 得到妥善解决。生物质焦油种类繁多，成分复杂，焦油的存在容易引起输气管道的堵塞、 腐蚀等，对气化系统和输气设备非常不利[1]。因此，对于生物质焦油的裂解和转化利用 [2] 成为国内外学者研究的热点。单纯的热裂解要使焦油完全裂解需要苛刻的温度条件 ， 采用焦油裂解催化剂则可以在较低的条件下实现较高的转化效率。目前针对焦油裂解的 催化剂国内外主要采用碱金属、白云石、镍基等颗粒状催化剂[3,4,5]，此类催化剂存在气 流阻力大且机械强度不高等不足，本文采用低流阻高强度的蜂窝状堇青石[6]为载体，开 发试制了焦油蒸汽重整整体式催化剂，并在不同温度和水蒸气量的情况下针对苯和甲苯 两种焦油模型化合物的裂解转化进行了实验研究。 1.实验原料及催化剂制备 本实验选用生物质焦油中成分含量比较高且具有代表性的苯和甲苯两种物质作为 生物质焦油模型化合物进行研究。 选用蜂窝状堇青石作为整体式催化剂的载体，采用 25%的草酸溶液对其进行扩容干 燥后，浸渍于Al(NO ) 溶液中，取出烘干并在高温下煅烧称重备用；活性组分浸渍：配 3 3 制一定浓度的硝酸镍溶液，并将涂覆Al O 涂层的堇青石放入其中浸渍，烘干煅烧称重备 2 3 项目支持：国家自然科学基金,山东省自然科学基金(Y2007F56) 用。本文实验中选用两种负载不同比例活性成分的整体式催化剂以及空白堇青石三种物 质作为床层填料进行实验研究，具体成分见表 1 表1 催化剂的化学成分 Table 1 components of catalyst 催化剂 化学成分 (wt%) A NiO10% on Cordierite carrier