生物质焦油模拟物重整制取富氢气体实验研究

以流化床作为反应器,进行生物质焦油模拟物(苯)催化重整制取富氢气体的实验研究,主要探究实验温度(780℃~900℃)、水蒸气/焦油模拟物质量比S/T (3.0~6.0)、床高(5.0cm~20.0cm)和床料(催化剂)对焦油模拟物重整制取富氢气体过程的影响。实验结果表明,焦油模拟物重整制取富氢气体的理想操作工况分别是温度为860℃~900℃,S/T 值为5.0,床层高度为15.0cm~20.0cm;通过比较,在上述理想操作条件下,合成的碱土金属催化剂(20CaAl)具有较好的催化活性,而其改性后的SCaFeNiAl催化剂具有更好的活性。在SCaFeNiAl作用下,焦油模拟物重整过程的活化能为58.87kJ/mol,指前因子为1.36×10⁷h^-1,且获得较好的实验效果,H₂体积分数为67.28%,H₂产率为303.50g/kg-tar,焦油模拟物转化率为95.93%,总气体产率为5.05m³/kg-tar。     

基于Fe2O3载氧体的煤化学链燃烧试验

采用流化床反应器并以水蒸气作为汽化一流化介质,研究了800～950°C内以Fe2O3为载氧体的煤化学链燃烧循环反应特性.实验表明,气态产物CO2的体积浓度(干基)随温度单调递增;CO、CH4的浓度在反应时间内呈单峰特性且随温度单调递减,CH4浓度值高于CO;H2被载氧体完全氧化.载氧体与水煤气化产物在温度高于850°C体现了高的反应活性,CO2干基浓度接近95%.反应器温度900°C时,气态产物CO2体积浓度随循环数而逐渐降低,CO、CH4浓度增加.     

气固同轴撞击流干燥试验研究

撞击流干燥（Impinging Stream Drying，ISD）技术是强化相间传热传质和加快颗粒干燥过程的有效方法。通过在自行设计的同轴水平撞击流试验装置上对物料进行的一系列干燥试验，验证了空气温度、颗粒喂料速率、颗粒预热温度等操作参数和撞击距离、撞击室容积等结构参数对干燥性能的影响，获得了同轴撞击流干燥的一般规律...     

铁矿石载氧体化学链燃烧高温还原表征

基于热重分析仪研究了950℃下天然赤铁矿石载氧体与H2还原反应过程中的反应性能,并借助于X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜与电子能谱(SEM-EDS)联用,对还原反应固体产物进行了表征.研究表明,950℃下载氧体反应速率最大值出现在转化率为0.11时,此阶段主要是由Fe2O3完全转化为Fe3O4,反应很容易进行.随后反应...     

基于镍基修饰的铁矿石载氧体煤化学链燃烧实验

使用1 kW_th串行流化床反应器,研究了以铁矿石为载氧体以及对铁矿石进行镍基修饰情况下煤化学链燃烧特性,对两种修饰方法(机械混合和浸渍)进行了对比评价。结果表明,铁矿石载氧体具有良好的反应性能和稳定性,是实现煤化学链燃烧的一种比较理想的载氧体。向矿石中机械添加少量NiO/Al₂O₃载氧体,能够有效改善其反应活性,提高系统CO₂捕集率;采用浸渍法修饰的铁矿石载氧体煅烧后,总体微观孔隙结构变差,导致煤气化产物与载氧体间的反应无法充分进行,系统CO₂捕集率显著下降。浸渍修饰的方法和过程需要进一步的研究和改善。     

化学链燃烧中镍基载氧体与H_2S反应机理研究

采用热重分析与红外色谱分析(TGA-FTIR)相结合的方法,研究了NiO载氧体与高浓度CO与H_2S混合气的还原、硫化反应性。实验结果表明,随反应循环数增加,NiO载氧体的平衡态转化率基本不变,但反应速度减小。FTIR检测得气态产物主要由CO_2、COS、CS_2、SO_2组成,而且XPS、XRD分析结果显示硫化产物Ni_3S_2的质量分数随循环数增加而减小。SEM表明还原态NiO载氧体颗粒表面呈现烧结现象。     

增压流化床生物质甲烷化反应器的设计与运行

生物质经气化得到的产品气中富含CO和H2,可用于甲烷化过程进而获得代用天然气(SNG)。流化床技术由于其在化学反应中特殊的优点而得到广泛应用,为此设计并建造了增压流化床反应器来研究生物质甲烷化过程的影响因素。整个增压流化床甲烷化反应器系统的设计包括主反应器和附属设备两大部分,流化床主要尺寸的确定以及附属设备(包括冷却系统、密封系统、进气和排气处理系统等)的用途都做了详细介绍。冷态试验的结果表明,反应器可在给定的条件下正常运转,从而为后续的试验研究奠定了基础。     

基于TG-FTIR的生物质催化热解试验研究

运用热重－傅里叶红外光谱联用技术(TG-FTIR)，以麦秸为研究对象，探讨催化与非催化条件下生物质的热解挥发分析出特性，分析研究热解温度、催化剂种类对生物质热解主要析出产物的影响。通过热重TG和DTG曲线，获得了相关热解特性参数及动力学参数。结果表明，添加NiO和CaO存在两个失重峰，并促进麦秸热解反应进行，降低表观活化能，其中NiO对提高热解析出产率作用更显著。通过红外光谱对热解产物实时测量的分析表明，CO与CO2的析出与失重峰基本一致，而CH4的析出滞后于前两者。添加NiO和CaO有利于减少热解产物中的CO2的浓度，促进挥发分产物CO、CH4的生成。其中CaO更有利于生物质在温度800℃以下的热解性能改善，而NiO在800℃以上具有更好的催化作用。     

基于钾基修饰的赤铁矿煤化学链燃烧

采用流化床反应器以水蒸气作为气化介质,以K₂CO₃修饰后的铁矿石作载氧体,进行煤化学链燃烧还原试验。结果表明,钾基铁矿石对水煤气反应及CO变换反应有明显的催化效果,大大提高反应速率,缩短反应平衡时间,有利于提高CO₂体积份额。随着载氧体中K₂CO₃负载量由0%增加到20%,碳转化平衡时间逐步缩短,煤在58 min内的碳转化率呈逐渐增加趋势,CO2体积份额呈先增大后减小趋势,在6%K₂CO₃负载量时达到最大值。SEM结果显示钾基铁矿石表面呈一定烧结状态,铁矿石中K₂CO₃负载量不宜过高。     

基于钾基修饰铁矿石载氧体的煤化学链燃烧循环实验

对天然的铁矿石加以钾基修饰,在流化床上进行了煤化学链燃烧循环实验。研究了改性后的铁矿石对气体产物浓度及含碳气体体积分数影响的持续力。钾基铁矿石缩短了反应时间并明显提高了CO₂浓度;在20次循环中,钾基铁矿石能明显提高CO₂体积分数并降低CO体积分数,11次循环后,CO₂体积分数稍有减少,CO体积分数略有增加。借助于扫描电镜与电子能谱(SEM-EDX)和X射线衍射(XRD),对不同循环后的载氧体进行表征。与纯铁矿石相比,前10次循环钾基铁矿石载氧体表面严重烧结,20次循环之后烧结减轻,恢复多孔结构。结果表明,钾基铁矿石载氧体中KFe₁₁O₁₇或其衍生物对煤气化有催化作用;在20次循环中存在钾流失现象;20次循环后钾基铁矿石载氧体能完全氧化为Fe₂O₃。