文档介绍：中国科学技术大学博士学位论文高稳镍基催化剂催化生物质燃气重整制合成气的研究工程垫堑理垫抖堂皇篚速王程丕中国型学院广趔能源研究所虫国型堂撞盔太堂虫国型堂挂盔太堂二茎雯五生土且王铁军指导教师学科专业别培养单位学位授予单位完成时间鲎盎硒究虽生国抖堂瞳亡州篚源班塞逝袒塞旭熬握加垒太酉窒太堕太堂系
摘要重整镍催化剂在生物质气化实际条件下重整净化粗燃气,由于严重积碳而快速失本文在对生物质焦油转化与析碳机理进行研究的基础上,采用两步共沉淀法制备随着化石能源的大量开采和日趋严重的环境问题,寻求和开发新的能源,特别是对环境污染小的可再生洁净能源,己引起全球的高度关注。可再生能源中,生物质是唯一可以转化为液体燃料和化学品的碳资源,被喻为即时利用的绿色煤炭。由生物质气化制备合成气,进而合成燃料和化学品是一条可持续发展的绿色生产工艺,而生物质合成气的制备,成为整个工艺过程的关键。本课题采用高稳镍基催化剂催化生物质燃气重整制合成气,对于生产碳中性燃料、缓解我国液体燃料短缺能源紧张局面、保障国家安全、实现经济持续快速增长有着重要的意义。生物质气化技术在发电和集中供气应用方面已进入了商业推广阶段,然而生物质气化粗燃气的深度净化,成为气化技术在合成工业应用的瓶颈。商业水蒸气活,与实际应用存在较大距离。为提高镍催化剂的稳定性够己透呶律战,了高稳倘芴宕呋粒疾炝酥票柑跫源呋两峁褂胛榷ㄐ缘挠跋欤在甅固溶体催化剂上,对生物质气化粗燃气的重整反应特性以及合成气的组分调变工艺进行了研究,并对合成气制备的工艺路线进行了分析评价,得到了如下结论:贖鸵气氛下,生物质焦油主要以脱氢缩合和裂解与氢转移反应进行高温热裂解。燃气中的抑亚馑鹾戏从Γ佣越褂妥;臀鎏挤从具有抑制作用,水蒸气对焦油热裂解转化影响不显著。燃气中较高含量的使煅烧的白云石类催化材料表面重新形成碳酸盐而失活,但可促进镍催化剂表面的消碳反应。增加心含量可提高镍催化弃Ⅱ还原度和活性,减少表面积碳。生物质焦油分子经由镍基催化剂的表面强吸附作用,稳定性降低,焦油的催化重整反应可能是基于燃气中随蚦也在催化剂活性中心吸附解离形成杂苫ソ油分子的结果。爰钚栽靥錗经高温煅烧易形成高分散固溶体结构,可制备高稳镍基催化剂,适合于生物质燃气重整反应。捎昧讲焦渤恋矸ㄖ票傅/颖催化剂具有优异的稳定性、良好的活性和还原性,∈笔倜疾煳醇觳獾矫飨曰己失活,催化剂可被生物质燃气原位有效还原,其制备方法优于浸渍法和共沉淀法。中国科学技术大学博士学位论文
性的优化,关键在于形成合理的表相与体相固溶体结构。‘露取镏屎铣善铣蒁过程采用单程转化结合尾气发电工艺较完全转化合成工艺具有较高的系统效率,且系统简单、维护少。生物质水蒸气气化工艺比提高煅烧温度,促进了呋列纬晒倘芴褰峁梗岣弑砻鍺W臃稚度,抑制催化剂表面碳物种的形成,但温度过高则易形成较难还原的体相固溶体结构,降低催化活性。增加/原子比,可提高呋恋幕乖院活性,但同时增加了催化剂表面积碳量,/原子比达到/以上,则催化剂稳定性恶化,导致短时间内快速失活。呋恋幕钚灾行挠朐靥逯具有强相互作用,子谠贛相中扩散移动,能以任意比例形成固溶体结构,催化剂既具有与浸渍法催化剂类似的表面浓度梯度,又具有共沉淀法的高度分散性,在保持高度稳定性的同时,提高了催化活性和还原性,催化活性与稳定值和疊/值增加,有利于生物质焦油的转化,优化的气化操作条件为:温度。值.、,气体品质显著提升,和含量大大增加,焦油转化率达到%以上,合成气比和产气量明显提高。焦油完全转化的停留时间小于岣咧卣6扔欣焦油转化,减少重整催化剂表面积碳,但温度过高易导致催化剂烧结失活,适宜的重整温度为嬉。小时寿命考察结果表明,呋恋目够碳性能明显优于催化剂。,可显著调变合成气的组成,不仅提高了龋掖蟠蠼档土撕铣善中暮浚苊饬送烟脊ば颍蚧斯ひ樟鞒獭U悠肷镏士掌羝气化粗燃气联合重整过程的能量效率和生物质碳转化率均达%以上,在此过程中狹催化剂表现出较好的稳定性,累计∈稳定状态倜察后未检测到明显积碳和失活。较适合于制氢,氧气一水蒸气气化工艺在合适的操作参数下,是制备生物质合成气较好的工艺路线,在具有大型沼气生产条件的情况下,采用沼气与生物质空气一水蒸气气化燃气联合重整工艺路线具有良好的应用前景。关键词:镍催化剂,生物质燃气,重整,合成气中国科学技术大学博士学位论文Ⅱ
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第一章综述体燃料,在很多国家由于有政府补贴,已进入商业