论文部分内容阅读
生物质能是一种同时具有能源功能和材料功能的可再生能源。在能源危机和环境恶化的时代背景下，生物质能源已成为世界各国的重要能源战略方向。在生物质的高效利用途径中，生物质催化裂解技术又是其中研究的热点问题之一。生物质裂解技术研究的重点在于高效催化剂的开发。为了有效去除生物质裂解过程中产生的焦油和提高产品气质量，在现有催化剂研究的基础上，设计并制备了一种新型钙钛矿结构的生物质裂解催化剂，并初步研究了其对生物质裂解过程的催化效果。首先使用共沉淀法合成了钙钛矿结构的La0.5Ca0.5Ni0.5Fe0.5O3催化剂，使用X衍射分析（XRD）、环境扫描电镜（SEM）、热重分析（TG-DTA）和气相色谱等多种分析手段对所合成的催化剂进行了全面的分析和表征。实验结果表明：制备的新型La0.5Ca0.5Ni0.5Fe0.5O3催化剂为纳米级粒径，表面疏松多孔，并且团聚现象不十分明显。La0.5Ca0.5Ni0.5Fe0.5O3催化剂制备的最佳条件为：采用共沉淀法，碳酸铵作为共沉淀剂、聚乙二醇为分散剂、煅烧温度为600℃、煅烧时间为6h。用锯末和蓝藻两种生物质原料，利用固定床反应器开展了La0.5Ca0.5Ni0.5Fe0.5O3催化热解生物质实验研究，分析了催化剂对生物质热解后产气量、焦油收率以及产品气质量的影响。结果表明加入La0.5Ca0.5Ni0.5Fe0.5O3催化剂后，在800℃的反应温度下，锯末和蓝藻热解的气体产率分别提高了11%和15%，焦油含量分别降低到1.2g/m3和1.1g/m3。研究还表明加入La0.5Ca0.5Ni0.5Fe0.5O3催化剂后，CO、CH4浓度增加了，CO2、H2浓度则相应有所下降,热解燃气热值也从11.52MJ/Nm3增加到13.07MJ/Nm3。论文还比较研究了不同种类的生物质催化剂与La0.5Ca0.5Ni0.5Fe0.5O3对产品气各气体成分的影响。在上述固定床反应器上采用烟叶杆作为生物质原料，选择不同种类的生物质催化剂进行催化热解实验，结果表明，与白云石、氧化镍和氧化镧催化剂相比，La0.5Ca0.5Ni0.5Fe0.5O3催化剂可以显著降低反应的温度，同时使用La0.5Ca0.5Ni0.5Fe0.5O3催化剂后，CH4的产率随着温度的升高而增大，800℃时其产率为0.6294m3/kg，850℃时则为0.6446m3/kg，产率增加并不明显；而CO和H2的产率则在800℃时达到顶峰，因此为获得最佳的气体产率，选择最佳催化温度为800℃。同时，为了研究La0.5Ca0.5Ni0.5Fe0.5O3催化剂的催化特性，本实验初步探讨了原材料对La0.5Ca0.5Ni0.5Fe0.5O3催化剂催化热解的影响，结果表明La0.5Ca0.5Ni0.5Fe0.5O3催化剂对污泥、烟叶杆、蓝藻三种原料均具有一定的催化效果。