PDF《生物质催化气化制取富氢燃气的研究》

生物质催化气化制取富氢燃气的研究 吕鹏梅 熊祖鸿 常杰付严陈勇(中国科学院广州能源研究所 , 广州 510070) 摘要以流化床为反应器 ,探讨了一些主要参数如 :反应器温度 ,水蒸气 ,当量比 ER 以及催化剂对气体成分、 氢产率 和潜在氢产率的影响.

实验所用催化剂为白云石和镍基催化剂.在实验条件范围内 ,氢产率为

22 ―

83 g/ kg 生物质 (湿基) , 潜在氢产率为

115 ―

223 g/ kg 生物质(湿基) .结果表明 ,较高的反应器温度 ,适当的水蒸气添加量可以有效提高氢的 产出 ;

白云石和镍基催化剂可使产品气中的氢含量提高

10 %以上. 关键词 生物质 催化气化 制氢 Potential of hydrogen production from biomass catalytic gasification Lu Pengmei Xiong Zuhong Chang Jie Fu Yan Chen Y ong ( Guangzhou Institute of Energy Conversion , Chinese Academy of Sciences , Guangzhou 510070) Abstract Parametric experiments were performed in a fluidized bed to determine the effects of reaction tempera2 ture , steam , equivalence ratio (ER) and catalysts on gas composition , hydrogen and potential hydrogen yield. The catalysts used were dolomites and nickel2based catalysts and were located in gasifier and a downstream fixed reactor , respectively. Of the conditions tested , hydrogen yield ranges between

22 and

83 g per kg of biomass (wet basis) and hydrogen yield potential ranges between

115 and

223 g per kg of biomass (wet basis) . The experimental results prove that higher reaction temperature , proper steam quantity and ER will contribute to more hydrogen production. Hydrogen concentration of gaseous product can be increased over

10 % through the use of dolomite and nickel2based catalysts. Key words biomass ;

catalytic gasification ;

hydrogen production 基金项目 : 国家自然科学基金资助项目(20206031) ;

2001 年度中国科 学院百人计划资助项目 收稿日期 :

2003 -

01 -

15 ;

修订日期 :

2003 -

03 -

10 作者简介 : 吕鹏梅(1973~) ,女 ,山东海阳人 ,博士 ,主要从事生物质 催化气化制氢相关领域的研究工作.

1 前言生物质是一种可再生能源 ,由生物质气化制取 氢气也是一种可持续的产生氢能的有效方法.Cox 等人[1] 和Mann 等人[2] 对生物质气化制氢进行了技 术、 经济可行性分析 ,分析结果证明 ,生物质制氢是 一种很有前景的氢能开发方式. 已有相当多的文献报道了生物质的水蒸气气 化 ,但很少以制氢为研究目的 ;

从这些文献的实验结 果可估计其产氢率在

30 ―

80 g/ kg 干基无灰范围内 变化[3 ― 7] .生物质气化气中含有相当多的焦油 ,如 果不对这部分焦油进行处理 ,就会防碍生物质气化 气的进一步利用.催化裂解是一种有效的消除生物 质焦油的方法 ,国外已有相当多的文献报道了白云 石和镍基催化剂对焦油裂解的作用[8 ― 15] . 以氢的产出为研究重点 ,对生物质气化进行了 研究.物料的元素分析为 :碳50154 % ,氧41111 % , 氢7108 %.由物料的元素分析可以得到它的化学 表征式 : CH117O016 .以蒸汽作为氧化剂 ,可以得到 生物质气化的化学平衡式 : CH117O016 + 014H2O = CO + 1125H2 (1) CO + H2O = CO2 + H2 (2) 试验采用一个小型的流化床反应装置研究了温 度、 水蒸气、 空气当量比 ER 和催化剂等对气体成 分、 产氢率和潜在产氢率的影响.潜在产氢率 (hy2 drogen yield potential , HYP) 定义为 :已有产氢率与理 论上可通过完全水煤气变换反应 (2) 与蒸汽重整反 应(3) 产生的产氢率之和. CnHm +