PDF《松木屑超临界水气化制甲烷产气性能试验》

34 MPa, sawdust slurry

5 wt%, and the particle size 4? 75-8?

00 mm;

the yield of CH4 using

4 metal catalysts from high to low order was Ni>

Co>

Fe>

Cu when other reaction conditions were set at the same as those of using alkali catalysts. KOH was the best catalyst for methane production among the

8 catalysts evaluated in this study. The methane molar fraction, gas yield, and gasification efficiency reached 38? 5%, 13?

7 mol/ kg, and 84? 7%, respectively, with the KOH catalyst. And the calorific value of the resulted combustible gas reached

14 248?

04 kJ/ kg. The results from this study provided use? ful information for the scale?up of the methane production from biomass gasification in supercritical water. Key words:pine sawdust;

supercritical water;

gasification;

methane 由于化石能源的日益短缺以及化石燃料过度 消耗带来环境污染的加剧,对生物质能等清洁能源 第4期刘理力,等:松木屑超临界水气化制甲烷产气性能试验 的研究已成为当前的热点. 甲烷是一种理想的可 以代替化石燃料的清洁能源,具有应用广泛、燃烧 热值高等优点. 目前制取甲烷的主要途径是由煤 的气化生成合成气,合成气通过一氧化碳变换和净 化后,再经甲烷化反应生产甲烷. 但价格、产品运 输、CO2 减排和装置调峰等问题已成为影响我国煤 制甲烷的主要障碍[1] ,从而利用可再生的生物质 资源制取甲烷会成为未来主要发展趋势. 生物质超临界水气化(SCWG) 是一种气化率 高,环境友好的能源转化技术. 该技术可以直接用 湿生物质进行反应,无需干燥,有可能成为一种有 效的生物质气化方式. 生物质超临界水气化制甲烷是一个在超临界 条件(Tc ≥373 ℃,Pc ≥22?

1 MPa)下,生物质、水和 催化剂反应生成 CH4 ,并伴随着产生 H2 、CO2 、CO 和C2 ~ C4 烷烃等可燃性混合气体以及含有少量焦 油和残炭的过程[2] . 反应过程主要有水解、热解、 水蒸气重整(1)、水气转化(2)和甲烷化(3)(4)反 应等[3-7] . CHx Oy +(1-y)H2 O→(x / 2+1-y)H2 +CO (1) CO+H2 O→CO2 +H2 ΔH298K = -41 kJ/ mol (2) CO+3H2 →CH4 +H2 O ΔH298K = -211 kJ/ mol (3) CO2 +4H2 →CH4 +2H2 O ΔH298K = -223 kJ/ mol (4) 笔者以松木屑为原料,利用自行搭建的超临界 水气化试验平台,开展松木屑在超临界水中气化制 甲烷的研究,着重分析不同操作条件对气化效果的 影响,为实现其工业化提供实践基础.

1 材料与方法 1?

1 试验材料 试验采用安徽黄山产松木枝为原料,参照煤的 发热量测定方法(GB / T 213―2008)对其进行工业 分析和元素分析,分析结果如表

1 所示. 试样经筛 分,选取粒径 3~20 mm、长度

10 ~80 mm 的松木枝 进行自然风干处理,测量得松木枝原料的含水量为 12%. 经计算[8] ,松木枝的高位热值为 19?

73 MJ/ kg,低位热值为 16?

81 MJ/ kg. 使用前经粉碎机粉 碎,过筛. 由于松木屑不溶于水,故试验前加入少 量羧甲基纤维素(CMC),使松木屑分散呈悬浮状, 表1松木枝原料的工业分析和元素分析 Tab.1 Ultimate analysis and proximate analysis of pine residue / % 工业分析 元素分析 水分 灰分 挥发分 固定碳 碳氢氧氮硫6?

25 0?

76 78?

95 14?

04 52?

34 5?

75 38?

76 0?

25 0?

00 增加溶解度. 1?

2 试验装置及方法 试验中所使用装置的简图如图 1. 反应装置是 自行设计的间歇式高温高压反应釜,材料为

316 L 不锈钢,设计压力和温度分别为