生物質(zhì)秸稈氣合成甲醇工藝研究

【摘要】：近年來，由于大量使用化石燃料，嚴(yán)重污染環(huán)境。而且由于化石燃料匱乏，尋找一種新的、可再生的、無污染的能源是件迫在眉捷的事情。生物質(zhì)作為高效和廉價的太陽能濃縮儲存方式，利用當(dāng)今世界高科技的成果，可使其轉(zhuǎn)變?yōu)楦咂焚|(zhì)能源—燃料甲醇。所以不論從農(nóng)村能源開發(fā)，還是從環(huán)境保護出發(fā)，研究生物質(zhì)能源的轉(zhuǎn)變都是一項迫在眉睫的重大課題。同時，在我國開展生物質(zhì)的綜合利用有著十分重要的社會、經(jīng)濟效益。 在對氣化過程中的氣化爐進行選擇時，考慮到循環(huán)流化床氣化反應(yīng)器可以制出優(yōu)質(zhì)的秸稈氣。但設(shè)備投資大，生產(chǎn)成本高，不適合我國國情。本論文采用已經(jīng)在國內(nèi)推廣應(yīng)用的XFF-1000型下吸式固定床氣化爐氣化。 對玉米秸稈發(fā)熱量以及秸稈氣成份做定量分析，結(jié)果表明，秸稈氣中氫氣大約12.60％，而一氧化碳、二氧化碳含量大約為：15.80％、12.50％，氫碳比不能得到化學(xué)反應(yīng)的需求。還含有55.00％氮氣和1.4％的甲烷，對合成反應(yīng)來說是惰性氣體，對反應(yīng)不利?？梢圆捎米儔何降姆椒?除掉大量的氮氣)和變換、脫碳的方法來調(diào)節(jié)氫碳比。本實驗采用配氫的方法來調(diào)節(jié)氫碳比。同時秸稈氣中還含有少量的焦油、硫化物、氧氣等物質(zhì)可以造成合成反應(yīng)的銅基催化劑失活。因此，本文對秸稈氣進行脫硫、脫氧、除焦等實驗研究。最后得到優(yōu)質(zhì)的秸稈合成氣。 以直流流動等溫積分反應(yīng)器為實驗裝置，對秸稈氣催化合成燃料甲醇技術(shù)進行實驗研究。研究了空速、壓力、溫度等對秸稈氣合成甲醇的影響。使用C301、C302、NC306銅基催化劑，通過實驗優(yōu)選出合適的催化劑，結(jié)果表明，C301銅基催化劑是比較合適的催化劑。然后通過正交實驗和單因素實驗，對秸稈氣催化合成燃料甲醇工藝進行實驗研究，得出較合適的工藝參數(shù)為：質(zhì)量空速8000 L·kgcat~(-1)·h~(-1)、壓力5.0MPa、溫度235℃。 本文對銅基催化劑失活做了初步研究。測定了催化劑的比表面積、X-Ray等。發(fā)現(xiàn)使用后催化劑比表面積比使用前降低較多，最高可降低55.0％。比表面積降低引起催化劑活性降低。另外，使用后銅晶粒長大也引起催化劑活性降低。催化劑失活的原因：一是高溫下秸稈氣中含有的少量焦油析炭引起的：二是秸稈氣中含有少量的氧氣，在高溫、高壓下可以把催化劑燒結(jié)。 【關(guān)鍵詞】：秸稈氣 甲醇 銅基催化劑 工藝條件
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號】：TQ223.1
【目錄】：

• 中文摘要2-3
• Abstract3-8
• 第一章 緒論8-19
• 1.1 生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)變方式8-11
• 1.1.1 生物質(zhì)物理轉(zhuǎn)變9
• 1.1.2 生物質(zhì)化學(xué)轉(zhuǎn)變9-11
• 1.1.3 生物質(zhì)生物轉(zhuǎn)變11
• 1.2 生物質(zhì)合成甲醇國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 存在問題16-17
• 1.4 課題研究的意義及內(nèi)容17-19
• 1.4.1 課題研究的意義17-18
• 1.4.2 課題研究的內(nèi)容18-19
• 第二章 秸稈類生物質(zhì)熱解氣化實驗研究19-25
• 2.1 秸稈類生物質(zhì)熱解氣化19-20
• 2.2 秸稈氣化實驗20-22
• 2.2.1 實驗設(shè)備20
• 2.2.2 實驗材料20-21
• 2.2.3 熱解氣化21-22
• 2.3 秸稈氣凈化22-23
• 2.3.1 秸稈氣脫硫22
• 2.3.2 秸稈氣脫焦、除氧22-23
• 2.4 秸稈氣調(diào)配氫碳比實驗23-25
• 第三章 秸稈氣合成甲醇準(zhǔn)備及預(yù)實驗25-40
• 3.1 甲醇合成方法與工藝流程25-26
• 3.1.1 目前甲醇合成方法25-26
• 3.1.2 甲醇合成工藝流程26
• 3.2 實驗部分26-32
• 3.2.1 主要實驗設(shè)備26-27
• 3.2.2 催化劑的裝填與還原27-29
• 3.2.3 實驗流程與實驗條件29-31
• 3.2.4 實驗數(shù)據(jù)的測試分析方法31-32
• 3.3 實驗結(jié)果與分析32-37
• 3.3.1 物料衡算方法32-35
• 3.3.2 秸稈氣直接合成燃料甲醇35-36
• 3.3.3 配氫后秸稈氣合成燃料甲醇36-37
• 3.4 本章小結(jié)37-40
• 第四章 秸稈氣合成甲醇工藝條件實驗研究40-50
• 4.1 實驗設(shè)計40
• 4.1.1 實驗設(shè)備與材料40
• 4.1.2 實驗方法與條件40
• 4.2 實驗部分40-48
• 4.2.1 催化劑優(yōu)選實驗40-42
• 4.2.2 正交實驗42-45
• 4.2.3 單因素實驗-壓力優(yōu)選實驗45-46
• 4.2.4 單因素實驗-質(zhì)量空速優(yōu)選實驗46-47
• 4.2.5 單因素實驗-溫度優(yōu)選實驗47-48
• 4.3 本章小結(jié)48-50
• 第五章 催化劑失活研究50-54
• 5.1 銅基催化劑失活原因50
• 5.2 析炭實驗50-51
• 5.3 催化劑X衍射實驗51-52
• 5.4 催化劑的比表面積52
• 5.5 本章小結(jié)52-54
• 第六章 實驗結(jié)論與課題展望54-56
• 6.1 實驗結(jié)論54
• 6.2 課題展望54-56
• 參考文獻56-60
• 致謝60

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