基于雙層濾料顆粒床生物質(zhì)煤氣除塵脫焦一體化的研究

【摘要】：生物質(zhì)煤氣氣化工藝中顆粒物和焦油的有效凈化問題得到國內(nèi)外學(xué)者的高度關(guān)注。低溫干法除塵+高溫催化脫焦是目前比較成熟的工藝，但該法的操作流程復(fù)雜，能耗較高，因而限制了廣泛應(yīng)用。雙層濾料床在高溫除塵領(lǐng)域應(yīng)用較好，其中的橄欖石濾料是焦油裂解中較好的催化劑。本文在雙層濾料床中對模擬氣進行一體化凈化研究，旨在簡化工藝，避免焦油裂解時因溫度變化帶來的能耗。實驗過程中研究了不同床層結(jié)構(gòu)對模擬氣體的凈化效果，幷對雙層濾料床除塵脫焦一體化方案進行了技術(shù)分析。主要研究內(nèi)容和結(jié)果為： 1、在膨脹珍珠巖床中主要進行了溫度、停留時間、粒徑、灰塵以及焦油類型等因素的研究。結(jié)果表明：膨脹珍珠巖對甲苯具有催化效果，而瓷球?qū)妆桨l(fā)揮熱裂解作用，800℃時的轉(zhuǎn)化率分別為73%和52%。650℃~850℃范圍內(nèi)，催化活性隨著溫度的升高而增加，850℃時達到最大值79%；停留時間為0.6s時，通過變床高或變流量兩種方式達到的裂解效果相同。停留時間從0.15s增加到1.20s時，轉(zhuǎn)化率從63%升高到73.7%；800℃時，脫焦效率隨著粒徑的減小而增加，在0.5-1.0mm時脫焦效率達到74.5%；灰塵的存在促進了甲苯的裂解，轉(zhuǎn)化率在0-110min和120-180min時分別比沒有灰塵時高出3.5%和1%；在相同的實驗條件下，膨脹珍珠巖床對純甲苯、混合物以及純甲基萘的轉(zhuǎn)化率分別為73%、46%和24%。 2、在橄欖石床中研究了溫度、停留時間、粒徑、灰塵、焦油類型、煅燒和浸漬鎳基改性等影響因素。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：650℃~950℃范圍內(nèi)，甲苯的轉(zhuǎn)化率隨溫度的增加而增加，950℃時達到最大值93%；停留時間由0.15s增加至1.20s時，轉(zhuǎn)化率從82.3%逐漸增大到93.5%；850℃時，粒徑為0.3-0.5mm的轉(zhuǎn)化率在0-80min和80-180min要比0.5-0.8mm時分別高出2.38%和1.90%；灰塵存在時的前100min內(nèi)轉(zhuǎn)化率比沒有粉塵時高出2.2%，但100min后轉(zhuǎn)化率相同；在相同的實驗條件下，橄欖石床對純甲苯、混合物和純甲基萘的轉(zhuǎn)化率分別為89%、70%和60%；橄欖石經(jīng)過煅燒后，活性得到明顯改善，且隨著煅燒溫度的增大，甲苯的轉(zhuǎn)化率升高。在900℃和1000℃時，轉(zhuǎn)化率隨著煅燒時間的增加而提高。但在1100℃時，煅燒時間為從2h增大到4h時，相應(yīng)的轉(zhuǎn)化率由99.5%下降到98.3%；未煅燒且負載3wt.%氧化鎳的橄欖石，比新鮮的橄欖石增加了8.2%的轉(zhuǎn)化率，且較快穩(wěn)定在97.2%。 3、在雙層濾料床中進行了溫度、灰塵以及焦油類型等因素的研究。結(jié)果表明：700℃~850℃范圍內(nèi)，甲苯的轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而增大，850℃時達到最大值90%；灰塵存在時的前140min內(nèi)轉(zhuǎn)化率比沒有粉塵時高出6.2%，但140min后轉(zhuǎn)化率都為89%；在相同的條件下，雙層濾料床對純甲苯、混合物和純甲基萘的轉(zhuǎn)化率分別為86%、61.5%和52%。 【關(guān)鍵詞】：雙層濾料床 脫焦 除塵 一體化 生物質(zhì)煤氣
【學(xué)位授予單位】：寧波大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TQ546.5
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 引言11-13
• 1 緒論13-28
• 1.1 除塵的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.1.1 旋風(fēng)除塵13
• 1.1.2 電除塵13-14
• 1.1.3 過濾除塵14-16
• 1.1.3.1 陶瓷過濾除塵14
• 1.1.3.2 金屬微孔過濾除塵14-15
• 1.1.3.3 顆粒層過濾除塵15-16
• 1.2 脫焦的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-25
• 1.2.1 焦油的定義、分類及特性16-17
• 1.2.2 焦油的脫除方法研究現(xiàn)狀17-21
• 1.2.3 焦油催化裂解催化劑的研究現(xiàn)狀21-25
• 1.2.3.1 天然礦物類21-22
• 1.2.3.2 堿金屬類22-23
• 1.2.3.3 木炭類23
• 1.2.3.4 鎳基金屬類23-25
• 1.3 雙層濾料顆粒床除塵脫焦一體化方案的提出25-26
• 1.4 本論文研究的主要內(nèi)容26
• 1.5 本章小結(jié)26-28
• 2 實驗部分28-40
• 2.1 實驗裝置28-29
• 2.2 實驗主要儀器及材料29-33
• 2.2.1 實驗儀器29-32
• 2.2.1.1 焦油模擬物進樣裝置29
• 2.2.1.2 水蒸氣發(fā)生裝置29-30
• 2.2.1.3 雙層濾料顆粒床反應(yīng)裝置30-31
• 2.2.1.4 其他儀器31-32
• 2.2.2 主要材料32-33
• 2.3 實驗方法33-36
• 2.3.1 準(zhǔn)備工作33-35
• 2.3.2 實驗步驟35-36
• 2.4 分析方法36-39
• 2.4.1 檢測過程37
• 2.4.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制37-39
• 2.4.2.1 甲苯37-38
• 2.4.2.2 甲基萘38-39
• 2.4.3 數(shù)據(jù)處理39
• 2.5 本章小結(jié)39-40
• 3 上層濾料脫焦除塵實驗研究40-50
• 3.1 溫度對脫焦性能的影響40-42
• 3.2 停留時間對脫焦性能的影響42-44
• 3.3 粒徑對脫焦性能的影響44-45
• 3.4 不同比例的焦油模擬物時裂解效果的比較45-47
• 3.5 灰塵存在時裂解效果的比較47-49
• 3.6 本章小結(jié)49-50
• 4 下層濾料脫焦除塵實驗研究50-61
• 4.1 溫度對脫焦性能的影響50-51
• 4.2 停留時間對脫焦性能的影響51-53
• 4.3 粒徑對脫焦性能的影響53-54
• 4.4 煅燒預(yù)處理對脫焦效果的影響54-56
• 4.5 浸漬法負載鎳基改性處理對脫焦效果的影響56-58
• 4.6 不同比例的焦油模擬物時裂解效果的比較58-59
• 4.7 灰塵存在時裂解效果的比較59-60
• 4.8 本章小結(jié)60-61
• 5 雙層濾料床脫焦除塵實驗研究及一體化方案的技術(shù)分析61-68
• 5.1 溫度對脫焦性能的影響61-63
• 5.2 不同比例的焦油模擬物時裂解效果的比較63-64
• 5.3 灰塵存在時裂解效果的比較64-66
• 5.4 雙層濾料床除塵脫焦一體化方案的技術(shù)分析66
• 5.5 本章小結(jié)66-68
• 6 全文總結(jié)及展望68-71
• 6.1 本文的主要研究成果68-70
• 6.2 進一步工作及建議70-71
• 參考文獻71-76
• 附錄 實驗裝置實圖76-79
• 在學(xué)研究成果79-80
• 致謝80

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