PDF《生物质催化气化制取富氢燃气的研究》

2 n H2O = (2 n + m

2 ) H2 + nCO2 (3) 第4卷第

11 期 环境污染治理技术与设备 Vol .

4 ,No .

11 2

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3 年11月Techniques and Equipment for Environmental Pollution Control Nov .

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0 3

2 实验部分

211 实验原料和装置 实验原料为广州市一个锯木厂的松木锯末.实 验装置如图

1 所示.它主要由给料装置 ,进风、 进汽 系统 ,流化床反应器 ,压力测量、 温度测量与控制系 统 ,固定床反应器 ,燃气计量、 净化与取样系统等 组成. 生物质气化反应器是一个常压鼓泡流化床 ,下 部内径为

40 mm ,上部内径为

60 mm ,流化床总高为

1400 mm.该流化床为电加热控温 ,上、 下部各有一 个圆柱形电炉 ,可分别由温度控制仪进行温度控制. 在流化床整个高度上均匀分布有

5 个测温、 测压点 , 用以测量床内温度及监控床内的流化状态. 图1生物质流化床催化气化流程装置图 Fig.

1 Schematic diagram of biomass catalytic gasification in a fluidized bed 进风系统由空气压缩机、 气体流量计、 空气预热 器(可以将空气预热到

65 ℃ 左右) 以及位于流化床 底部的空气分布板组成 ,分布板厚为

3 mm ,上面均 匀分布有

25 个直径为

1 mm 的小孔.实验所用蒸汽 由1个蒸汽发生器产生 ,蒸汽温度为

154 ℃,压力为

014 MPa. 在实验开始前 ,向流化床内加入

30 g、

60 ―

80 目 的建筑用砂作为流化介质.同时打开电加热炉对反 应器进行预热.当反应器温度达到预定值并保持恒 定时 ,开始通入空气 ;

当反应器温度再一次达到稳定 状态时 ,开始进料、 进汽 ,开始实验.一般情况下 ,实 验开始

15 min 后 ,反应达到稳定状态 ,此时每间隔

3 min取一次样 ,共取样

3 次.

212 气体取样和分析 从气化炉顶部出来的粗煤气经过旋风分离器除 尘、 冰盐水冷凝器和棉绒过滤器除焦油和水后 ,由取 气袋收集以备气体分析.气体分析采用岛津 GC22010 气相色谱仪、 TCD 和FID 检测器 ,以氦气作载气 ,通过 标准气校正法将气体中 H2 、 O2 、 N2 、 CH4 、 CO、 CO2 、 C2H2 、 C2H4 和C2H6 等成分进行定量分析.

3 结果分析与讨论

311 水蒸气和催化剂的影响 一些典型的实验操作参数和结果列于表 1. 表 1表明 ,气化气体的主要成分是 H2 、 CO 和CO2 . 与无蒸汽气化(实验 2) 相比 ,水蒸气的引入(实验 3) 使气体热值、 氢产率和潜在氢产率均有所增加.但 当水蒸气通入量过多时 (实验 4) ,气体品质开始下 降 ,氢产率减少 ,这是由于过多低温水蒸气的引入使 气化反应温度降低的原因.比较实验

2 和4可以发 现 ,后者的氢产率接近前者的

2 倍 ;

而潜在氢产率的 增长幅度较小 ,这表明 ,潜在氢产率受水蒸气通入量 的影响较小. 实验

5 ―

7 是应用白云石和镍基催化剂的运行 结果.天然矿石白云石在

900 ℃下煅烧

4 h 后备 用.由于煅烧后的白云石很易破碎 ,因此 ,本研究将 平均粒径为

0138 mm 的白云石以

23 %的比例与木 粉均匀混合在一起 ,由螺旋进料器连续送入流化床 内 ,以补充由于气流夹带作用而损失的部分.镍基 催化剂为齐鲁石化生产的 Z409 轻油蒸气转化催化 剂 ,装填于固定床中进行使用 ,装填量为

50 g 左右. 表1显示 :加入催化剂后 ,产气中氢含量提高

10 % 以上 ,产氢率也成倍增加 ,显示了催化剂在生物质气 化中的广阔应用前景.镍基催化剂与白云石相比 , 效果要更好. 由表