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《生物质焦对甲苯的催化裂解实验研究-彭军霞》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第32卷第4期煤炭转化Vol.32No.42009年10月COALCONVERSIONOct.2009＊生物质焦对甲苯的催化裂解实验研究1)2)3)4)彭军霞赵增立王小玲李海滨摘要为降低生物质气化气中焦油含量,在小型固定床反应器上,进行了生物质焦对焦油模型化合物甲苯的催化裂解反应的实验研究,考察了热解焦粒径、裂解温度、气相停留时间和反应气氛对甲苯裂解率的影响.结果表明,高温条件下,热解焦对甲苯的裂解具有明显的催化作用.950℃时,所用的两种热解焦对甲苯的转化率分别达到了98%以上,同时发现,较长的
2、气相停留时间更有利于甲苯的裂解.水蒸气或CO2能与甲苯和碳发生反应,提高甲苯的转化率,延长焦的催化活性;另外,动力学计算得出,生物质焦对甲苯催化裂解的活化能约为73kJ/mol.关键词生物质焦,催化裂解,甲苯中图分类号S216甲苯催化转化的影响因素.0引言1实验部分生物质能源作为一种清洁的可再生能源已日渐为世界各国所重视.生物质气化是开发生物质能的1.1实验系统一个重要方向,但气化过程产生的焦油对气化设备[1]及燃气利用设备有严重的危害,减少气化气中焦实验在管式炉反应器中进行,系统压力约油含量的方
3、法很多,其中催化裂解被认为是最具有101.3kPa,温度范围为750℃～950℃,反应物在[2,3]潜力的方式之一.目前,催化裂解中用的最多的床料中的停留时间控制在1.5s左右,实验装置系是以白云石和镍基催化剂为代表的非金属和金属统见第93页图1.实验流程为:携带气体经减压阀[3,4]型.虽然它们都有较高的焦油裂解率,但白云石和流量计后进入蒸发器下部,与注射泵均匀送入蒸[5]极易磨损;镍基催化剂昂贵且易失活和中毒.生物发器的甲苯混合,经预热流入反应器的固定床料发质热解焦由于其多孔结构以及灰分中含碱
4、金属而具生反应.未反应物和生成物流出反应器后,经过过滤有一定的催化活性,且能在气化炉中原位再生,因此器,部分进入采气袋,剩余部分经尾气净化后排放.成为一种颇具潜力的廉价催化剂.Chembukulam携带气体流量计需标定,标定后流量计误差小于[6]等研究表明,某种锯末半焦和木炭在950℃时实2%.管式炉炉温用温控仪控制,床料温度由放置在[7]现了焦油的几乎完全转化.Seshardi等比较了床料中部的K型热电偶测定.FWC(一种焦与碳化白云石的混合物,灰分含量为反应器出口气流成分由岛津GC-20D和G
5、C-53.58%)与白云石的煤焦油裂解效率,认为温度与2010色谱仪分析;H2,N2,CH4检测柱填料为5A[8]压力的提高有利于焦油的裂解.El-Rub等研究了分子筛;苯和甲苯检测柱为Rtx-wax毛细柱,柱长生物质焦下萘和苯酚的催化裂解,结果表明,700℃为30.0m,内径为0.25mm,固定液厚度为0.25μm.苯酚裂解率达到81.6%,900℃萘的裂解率达到1.2生物质焦的制备94.4%.目前国内以生物质焦为催化剂进行甲苯裂解的报道还较少.本研究选取杉木粉自制热解焦为生物质焦的制备在管式炉
6、中进行,流程为:高纯3催化剂,以焦油模型化合物甲苯为研究对象,分析了氮流量为0.12m/h吹扫系统20min以置换其中＊国家重点基础研究发展计划(973)项目(0702011003).1)博士生;3)硕士生,中国科学院研究生院,100039北京;中国科学院广州能源研究所,中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室,510640广州;2)研究员;4)研究员、博士生导师,中国科学院广州能源研究所,中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室,510640广州收稿日期:2009-07-02;修回日期:
7、2009-09-01第4期彭军霞等生物质焦对甲苯的催化裂解实验研究933的空气后换以0.04m/h的流量.管式炉以25℃/min～30℃/min的速率升温到裂解温度(550℃和850℃),待温度稳定后将载木粉的小舟推入到石英管中部高温区,停留10min后,推至石英管端部冷却,管式炉停止加热,待焦样冷却至室温停止通入氮气,取出焦样.焦样A(550℃)和焦样B(850℃)的物理及化学特性见表1.石英砂对焦油裂解催化[9]作用很小,属惰性材料,因而本实验选取石英砂为对比材料,其物化特性见表1.1.3甲苯
8、转化率的定义参照文献[7-10],甲苯裂解率按式(1)计算:Min-Moutη=(1)Min图1实验装置系统式中:Min为初始反应物质量,g;Mout为剩余反应物Fig.1Schematicdiagramofthereactor1———Gasbottle;2———Gasmeter;3———On-offvalve;4———E-质量,g.vaporator;5———Syringepump;6———Electricaloven;7———2结果与讨论Quartzreactor;8———Ca
