整体式焦油裂解催化剂的制备及性能的研究.pdfVIP

中国工程热物理学会 燃烧学 学术会议论文 编号：094309 整体式焦油裂解催化剂的制备及性能研究 1,2 1* 1 1 鲁敏 ，吕鹏梅 ，袁振宏 ，李惠文 （1.中国科学院广州能源研究所，中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室 广州 510640 2. 中国科学院研究生院 北京 100039 ） 摘要：本文以堇青石为载体，研究了不同干燥方法对整体式催化剂轴向内表面活性组分分布的影响及 在其不同工艺条件下的催化性能。结果表明：在微波干燥条件下所得催化剂的轴向内表面活性组分分 布最均匀；重时空速对焦油裂解率的影响很大，当重时空速为 177 kg/ （h ·m3 ）时，焦油裂解率高达 92.62%，H2 的体积百分含量为 46.53% ；在较低温度条件下，催化温度对焦油裂解的影响较小，当催 3 化温度上升到900℃时，焦油裂解率急剧上升，单位质量生物质气体产率高达1.22Nm /kg 。 关键词：堇青石；整体式催化剂；裂解率；重时空速；催化温度 0 前言： 生物质是一种非常丰富的资源，随着全球范围内对资源和环境污染问题的关注，生 物质作为一种可再生能源越来越受到人们的关注，对其性能的研究开发也不断深入发 展。估计到 2010 年，生物质资源在世界一次能源消费中所占比重将达 15%[1] 。但是在 生物质利用过程中难免会有焦油产生，它是生物质气化过程中不可避免的副产物，其能 量一般站总能量的5%~15%，由于在低温下难以与可燃气一起被燃烧利用而被浪费掉， 使得生物质气化的产气率降低、原料能量利用率降低；同时由于焦油的存在，对热解气 化过程及其相关的设备都有较大的危害，焦油在低温下凝结成液体，容易和水、炭粒等 结合在一起，堵塞输气管道，卡住阀门，抽风机转子，腐蚀金属；焦油难以完全燃烧， 并产生炭黑等颗粒，对燃气设备损害相当严重[2] 。因此焦油的合理控制与转化将决定生 物质气化技术能否实现产业化。 目前，有关焦油催化转化的文献有很多，主要涉及到得催化剂有：天然矿石（白云 石，橄榄石等）[3-5] [6-9] [10,11] [12,13] ；镍基催化剂 ；碱金属催化剂 及复合金属催化剂 ；焦油 源主要来自气化、热解粗燃气及一些焦油模型化合物（如苯、甲苯、萘等）；虽然在一 定工艺条件下，这些催化剂对焦油的裂解率能达到一定的高度，甚至超过90%，但是其 形式基本上是颗粒状催化剂，缺点就是回收困难，不利于实际应用。而与传统颗粒状催 化剂相比，整体式催化剂具有传层压降低；传质效率高；放大效应小；催化剂分离、再 生容易等优点[14] 。正是基于整体式催化剂的这些特点，本文采用以堇青石蜂窝陶瓷为载 基金项目：国家自然科学基金资助项目。 *通讯作者：吕鹏梅（1973－），女，博士，研究员，主要从事生物质催化气化及生物柴油方面的研究 工作。E-mail: lvpm@ms.giec.ac.cn 联系电话：020 作者简介：鲁敏（1984.3－），男，在读博士研究生，研究方向为生物质焦油催化裂解。 E-mail: lumin@ms.giec.ac.cn 联系电话：020 体的整体式镍基催化剂作为焦油裂解催化剂，研究了不同干燥方法对催化剂表面活性组 分分布的影响及不同工艺条件下整体式催化剂对焦油的催化裂解性能及产气的影响。 1 实验部分 1.1 实验原料 所用整体式催化剂载体为堇青石蜂窝陶瓷载体（2MgO ·2Al O ·5SiO ），其尺寸