生物质焦制备条件对甲苯裂解特性的影响.pdf

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1、第26卷2010焦第6期6月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、，01．26No．6Jun．201025l生物质焦制备条件对甲苯裂解特性的影响彭军霞1，一，赵增立1，李海滨Ⅸ，王小玲1，2中国科学院广卅I能源研究所，中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室，广州510640；2．中国科学院研究生院，北京100039)摘要：为了探索生物质焦比表面积和金属氧化物含量等物理化学特性对其催化活性的影响，该文通过生物质制焦条件(制焦温度、活化方式、原料种类等)的改变制各了不同的生物质焦样品，并在微波反应器上，对以生物质焦为催化剂的

2、甲苯催化裂解特性进行了研究，结果表明制焦条件对甲苯转化率有重要影响。制焦温度的提高有助于生物质焦比表面积及孔容积的增加，可以提高生物质焦对甲苯的裂解转化率，制备温度为850。C的生物质焦对甲苯的裂解转化率可达99．9％。生物质焦在CO，或水蒸气气氛中的活化呵以使生物质焦比表面积大幅度增加，对甲苯的裂解转化率得到提高。灰分对生物质焦的催化特性有重要影响，稻壳焦脱灰前后的对比研究表明，K20、CaO含量越高，生物质焦的催化活性越强。关键词：甲苯，裂解，微波，生物质焦doi：10．39690．issn．1002—6819．2010．06．043中图分

3、类号：TK6，TQ426．99文献标识码：A文童编号：1002—6819(2010)一06—025卜06彭军霞，赵增立，李海滨，等．生物质焦制备条件对甲苯裂解特性的影响【J]．农业工程学报，2010，26(6)：251--256．PengJunxia，ZhaoZengli，LiHaibin，eta1．Influenceofchartingconditionsofbiomasscharsontoluenedecompositioncharacteristics[J]．TransactionsoftheCSAE，2010，26(6)：251--25

4、6．(inChinesewithEnglishabstract)0引言生物质气化是开发生物质能的一个重要方向，但气化过程产生的焦油却成为制约生物质气化技术发展的瓶颈，一直未得到妥善解决。减少气化气中焦油含量的方法很多，其中催化裂解被认为是最具有潜力的方式之--[1。21。微波加热是一种内源性加热，把微波加热手段和催化技术结合应用，可能产生微波“热点效应”【3叫，改变反应效果。如反应速率加快、催化剂床层温度降低、反应物的转化率和产物的选择性得到改善等。生物质焦来源于生物质气化或热解，由于挥发分的析出而具有多孔结构，有利于焦油分子的吸附，且因灰分中

5、含碱金属而具有一定的催化活性，并能在气化炉中原位再生，因此成为一种颇具潜力的廉价催化剂。Chembukulam等p1报道某种锯末半焦和木炭在950℃时实现了焦油的几乎完全转化。z．Abu掣6】研究了生物质焦下萘和苯酚的催化裂解，发现700℃苯酚裂解率达到81．6％，900。C萘的裂解率达到94．4％。生物质焦在焦油裂解反应中的催化性能与其孔径尺寸、比表面积大小和矿物质含量有关。前2种因素与其形成条件有关，如加热速率和温度；后者取决于生物质焦的原料类型7】。本文以甲苯为焦油模型化合收稿日期：2009-09．24修订日期：2010-01拼基金项目：

6、国家重点基础研究发展计划“973”计划课题(2007CB210202)作者简介：彭军霞(1983一)，女，湖北天门人。主要从事生物质焦油的生成与脱除方面的研究。广州中国科学院广州能源研究所，510640。Email：pe

7、agix@ms．giee．∞．cn※通信作者：李海滨(1968一)，男，博士生导师、研究员。从事生物质和固体废弃物能源利用的研究。广州中国科学院广州能源研究所，510640。Email：lihb@ms．giec．ac．m物，研究了生物质热解焦制备条件对以生物质焦为催化剂的焦油微波加热催化特性的影响，以期获得生物质焦比表面积及金

8、属氧化物等物化特性对其在微波加热条件下的焦油催化裂解活性的影响。1材料与方法1．1微波催化裂解试验系统微波源为WL．3S型微波源(南京三乐微波技术有限公司)，0—3kW连续可调。将生物质焦放入内径28ram的石英管中，再将石英管垂直插入微波谐振腔中，通过调节微波输出功率大小来控制生物质焦床层温度，远红外测温仪用热电偶作温度校正后(见图1)，用来测量床层温度。载气为高纯氮，总气体流量为1．33L／min。系统压力约101．3kPa，甲苯在床料中的停留时间控制在1．5S左右。实验台系统见图2。试验流程为：携带气体经减压阀、流量计后进入蒸发器下部，与

9、由注射泵均匀送入蒸发器的甲苯混合，流入装有催化剂的石英管反应器发生反应。未反应物和生成物流出反应器后，经过过滤器，用湿式气体流量计计量尾气体积流量后，