第27卷第3期林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)Vol. 27 No.32007 年6月Chemistry and Industry of Forest ProductsJune 2007生物質(zhì)熱解氣化行為的研究孫云娟，蔣劍春"(中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所;國家林業(yè)局林產(chǎn)化學(xué)工程.重點開放性實驗室，江蘇南京210042)摘要:以固定床為氣化反應(yīng)器,對生物質(zhì)水蒸氣氣化的特性進行了一系列實驗研究。氣化介質(zhì)水蒸氣為一定溫度下的蒸汽,由一定流量的氮氣載入反應(yīng)體系內(nèi)。實驗探討了采用楊木屑作為氣SUN Yun-juan化原料時,氣化溫度、以原料浸泡方式加入的催化劑類型、水蒸氣加入量等主要參數(shù)對氣體產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明:在較高氣化溫度下,白云石催化制中鐵含量越多,比表面積越大，中孔越多,水蒸氣加入量越多,對氣化反應(yīng)越有利。在原料量1500 mg、反應(yīng)溫度900 C、水蒸氣蒸發(fā)溫度48 C、陜西白云石催化劑狀態(tài)下得到的最高氫氣產(chǎn)量為5. 95 mL/min。關(guān)鍵詞:生物質(zhì);固定床;氣化; 白云石.中圖分類號:TQ351.2文獻標(biāo)識碼:A文章編號:0253 - 2417(2007)03 -0015 -06Study on Biomass Pyrolysis and GasificationSUN Yun-juan, JIANG Jjian-chun( Institute of Chemical Industry of Forest Products,CAF; Key and Open Lab. onForest Chermical Engineering , SFA, Nanjing 210042, China)Abstract: The characteristics of biomass toward steam gasification in a fixed-bed were studied by experiments. Saturated steamwas caried into the gasifer by N:. Effects of gasification conditions on yield of fuel gas , such as gasification temperature, styleof catalyst and steam quantity in the gasifer when using poplar sawdust as raw material were investigated. From the experimentalresults, it can be seen that higher reaction temperature ，proper style of calcined dolomite( higher iron content，bigger specificsurface area and more mesopores) and higher steam quantity were profitable conditions. The highest hydrogen yield,5. 95 ml/min, was achieved under the conditions of poplar sawdust mass 1 500 mg, reaction temperature 900 C，steam( mixedquantitatively with N2 ) saturation temperature 48 C using Shaanxi dolomite ，as catalyst.Key words: biomass ;fixed bed;gasification;dolomite隨著化石能源的逐漸枯竭,人們加快了生物質(zhì)制取清潔能源的探索步伐。我國是--個農(nóng)業(yè)大國,有著豐富的生物質(zhì)資源,每年至少有農(nóng)林廢棄物約7億噸,折合標(biāo)準(zhǔn)煤約為3.5億噸。過去經(jīng)常是采用傳統(tǒng)的直接燃燒的方式利用這些生物質(zhì)能源，而近年來由于化石燃料進入農(nóng)村,部分農(nóng)村(特別是較發(fā)達(dá)地區(qū)農(nóng)村)生物質(zhì)能的使用量下降,目前每年實際使用量僅為2.2億噸標(biāo)煤，生物質(zhì)相對過剩。這些過剩的生物質(zhì)大多被廢棄,或隨意焚燒,造成環(huán)境污染。直接當(dāng)燃料使用時,其熱效率也僅為10% ~20 %。而將生物質(zhì)氣化成氣體燃料后再使用,熱效率可提高30%以上1-2)。 因而對生物質(zhì)進行熱化學(xué)處理制取可燃?xì)怏w是一種很有前景的能源開發(fā)方式。生物質(zhì)熱解氣化是生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)換過程的重要內(nèi)容,基本原理是在不完全燃燒條件下,將生物質(zhì)原料加熱,使較高相對分子質(zhì)量的有機碳?xì)浠衔镦溋呀?變成較低相對分子質(zhì)量的CO、H,、CH4等可燃性氣體,在轉(zhuǎn)換過程中可以用空氣、氧氣或水蒸氣等氣化介質(zhì)13-4)。國內(nèi)外關(guān)于生物質(zhì)氣化流化床的研究較多,而在固定床中較全面的研究比較少,生收稿日期:2006 -06-22基金項目:國家科技支撐計劃資助項目( 2006BAD07 A03) ;國家自然科學(xué)基金資助項目(30671649)作者簡介:孫云娟(1979-),女,河北唐山人，碩士,主要從事生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化方面的研究+通訊作者:蔣劍春,研究員,博士生導(dǎo)師,從事林產(chǎn)化學(xué)加工領(lǐng)域的生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)活性炭制備和應(yīng)用的基礎(chǔ)研究及開發(fā)設(shè)16林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)第27卷物質(zhì)在固定床中會有一些特殊的氣化行為。在本研究過程中,采用水蒸氣作為氣化介質(zhì),研究了生物質(zhì)在固定床中的氣化行為。1實驗部分1.1實驗原料與裝置反應(yīng)原料采用的是東北楊木屑。空氣干燥基條件下,元素分析質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為:C 45.61 %,H6.08%,0 48.18%,S 0.13%;工業(yè)分析質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為:水分8.64%,灰分0.56%,揮發(fā)分77.87%,固定碳12.94%。實驗過程中稱取干燥楊木屑1500mg在前人[5-6]的諸多催化氣化反應(yīng)過程中,大多采用了CaO或MgO作為- -級反應(yīng)催化劑直接添加到氣化反應(yīng)器中,用以增加氣體的產(chǎn)量,減少焦油的產(chǎn)生。白云石煅燒后主要成分是CaO和MgO的絡(luò)合物,并且白云石相對于純的CaO和MgO來說價廉易得,且用后不需處理回收，所以本實驗選擇了白云石作為- -級反應(yīng) 的催化劑進行實驗研究。實驗過程中用到的白云石分別是江蘇、陜西、浙江和安徽的白云石原礦石,實驗前將白云石在氮氣保護下于900 C煅燒4 h(氮氣的作用是排除空氣中少量CO2對煅燒過程的干擾),煅燒后的白云石密閉保存。將煅燒后的白云石研細(xì)，稱取150mg制成懸濁液,與木屑混合,烘干,作為氣化反應(yīng)的原料。白云石催化劑的組成及表征如表1所示。表1不同產(chǎn)地白云石催化劑的組成及表征Table 1 Chemical composition and pore structure of dfferent calcined dolomites as catalyst from dfferent places比表面積/組成conpositin/%產(chǎn)地(m2 g')粒徑/nmplacesspecifieparticle sizeCO2 SiO2 AL2O3 Fe203 Ca0 MgO K20 Na2O P2O3 MrO TiO2surface area江蘇Jiangu 30.00 0.34 0.02 0.24 37.47 31.66 0.01 0.01 0.09 0.076 0.007.9050~ 100浙江Zhejang 48.61 0.35 0.14 0.03 30.72 20.12 0.02 0.01 0.01 0.002 0.005.5670-120陜西Shaanxi 50.00 0.25 0.14 0.48 26.14 22.39 0.01 0.01 0.02 0.071 0.0110.3840~ 80安徽Anbui 20.80 46.01 14.03 5.76 4.74 5.61 1.50 0.09 0.07 0.110.894.0540 - 200實驗裝置如圖1所示,生物質(zhì)固定床氣化反應(yīng)器是由-一個熱重分析儀來充當(dāng),楊木屑盛放在熱重分析儀的反應(yīng)籃中，與氮氣帶來的水蒸氣進行氣化反應(yīng)，分別在9600、700、750、800、850和900C反應(yīng)15 min取樣進行分析。1z1.2焦油的收集10]從反應(yīng)系統(tǒng)中出來的產(chǎn)物氣體要經(jīng)過兩個焦油收集器,將產(chǎn)物氣中的焦油14冷凝收集下來,其中- -級收集器中盛放的是冰水混合物，二級收集器中盛放的勇國是鹽冰水混合物。冷凝下來的焦油用四1. 氮氣鋼瓶ntrogen eyinder; 2. 轉(zhuǎn)子流量計rlaeter; 3. 水蒸氣發(fā)生器sem氫呋喃洗滌,蒸發(fā)掉四氫呋喃和少量水，generntor; 4. 熱重分析儀控制面板control panel of trogravimetrie analyzer;5.天平balance; 6. 氣化反應(yīng)器電爐eletrie oven of gaification reactor; 7.反應(yīng)即得到產(chǎn)物焦油的質(zhì)量?；@reation basket; 8. 加熱帶heating band; 9.電腦控制單元computer control1.3氣體取樣和分析unit; 10.測溫點temperature measuring point; 11.調(diào)壓器voltage regulator;經(jīng)過除焦油后的氣體,用取氣袋收集12 焦油收集器(一級) tar clete (he lat sag); 13. 焦油收集器(二級)以備氣體分析。氣體分析采用山東魯南tar clletoer (the 2nd stage); 14. 氣相色譜儀gas chromalograph瑞虹化工儀器有限公司生產(chǎn)的SP-6800A圖1生物質(zhì)在固定床反應(yīng) 器內(nèi)的水蒸氣氣化流程圖氣相色譜儀，以氬氣作為載氣，色譜柱為Fig. 1 Schematic diagam of biomnass gaication in fxed-bed reactor第3期孫云娟，等;生物質(zhì)熱解氣化行為的研究17C-2000的不銹鋼填充柱( φ 3 mm x3 m) ,將產(chǎn)物氣中重要成分H2、N2 .C0 .CH,、C02等進行分離分析。2結(jié)果與討論在有水蒸氣參與的生物質(zhì)氣化過程中主要發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng):CO +H20= =H2 +C02 +41 kJ/mol(1)C +CO, ==2C0- 173 kJ/mol(2)C +2H20- -2H2 + CO2 -75 kJ/mol(3)C +H20一=H2 +C0 -131 kJ/ mol(4)2H2 +C= =CH +75 kJ/mol(5)CH, + H20= = =C0 +3H2 -206 kJ/mol(6)CH。+2H20 = =CO2 +4H2 - 165 kJ/mol(7)其中反應(yīng)式(4)是水蒸氣氣化反應(yīng)的基本反應(yīng)。數(shù)據(jù)分析過程中所提到的各變量定義如下:yi =m/mox100%; y2=m:/mo x100 %; ys=(m; -m')/mz x100 %式中:y1一焦油產(chǎn)率,%; m;- -所產(chǎn)生的焦油質(zhì)量, mg; mo- -原料楊木屑質(zhì)量,mg;yz-剩余率,%;m-所產(chǎn)生的炭質(zhì)量，mg; y,-焦油裂解率,%; ms-裂解 前焦油質(zhì)量mg; m';-裂解后焦油質(zhì)量,mg。2.1溫度對氣化反應(yīng)的影響由前面的7個反應(yīng)式中可以看出,氣化過程中進行40的大部分反應(yīng)都是吸熱反應(yīng),提高反應(yīng)溫度對氣化過程20很有利。因而溫度成為影響實驗結(jié)果的一個重要參數(shù)，察100保持其他反應(yīng)條件不變,改變氣化反應(yīng)的溫度,實驗結(jié)8果如圖2所示。.從圖2中可看出,隨著溫度的升高，總產(chǎn)氣量逐漸增加,H2含量也逐漸增加, CH含量逐漸降低,C0含量455號從700C開始隨著溫度的升高含量逐漸增加，到900C60650700 750 800 850 900左右達(dá)到最大值，CO2隨溫度的變化趨勢不是很明顯。溫度/C這說明隨著反應(yīng)溫度的升高，雖然有很多的CO和CH,-0- H2; -0-C0;-0-CH4x 10;-▲- CO2; .一●一總產(chǎn) 氣量total fuel gas output發(fā)生了氣化反應(yīng)，見式(1)、(6)和(7),但由于反應(yīng)(2)和(4)是較為主要的反應(yīng)，所以氣體中仍含有較多的圖2溫度對氣體產(chǎn)量的影響CO。比較反應(yīng)式(1)-(7)可以發(fā)現(xiàn),除了反應(yīng)(1)、Fig.2 Efet of reacion tmperatre on the yiedoffuel gas(5)為輕微放熱反應(yīng)外[7] ,其它水蒸氣氣化反應(yīng)均為吸熱反應(yīng),因而從化學(xué)平衡的觀點來看,提高溫度有利于吸熱反應(yīng)的進行。H2產(chǎn)生的反應(yīng)均為吸熱反應(yīng),所以提高反應(yīng)溫度有利于H2的產(chǎn)生。水蒸氣與紅熱的炭的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),增加溫度有利于反應(yīng)(3)和(4)的發(fā)生,但生成CO和CO2的反應(yīng)平衡常數(shù)是不同的，溫度低于700C時，反應(yīng)有利于CO2的生成,但溫度越高越有利于生成CO的反應(yīng)進行。另-方面,溫度低于700 C時,水蒸氣與炭的反應(yīng)速率極為緩慢,只有從800C開始反應(yīng)速率才有明顯增加(8],所以CO的產(chǎn)量會從700C有明顯的增加。碳和氫直接合成甲烷的反應(yīng)(5)是放熱反應(yīng),甲烷是穩(wěn)定的化合物,但當(dāng)溫度高于600 C時，甲烷就不再是熱穩(wěn)定的了,因而反應(yīng)將向分解的方向進行,在這個反應(yīng)中碳將以炭黑形式析出9]。因而甲烷含量會隨著溫度的升高而降低,這個結(jié)果與文獻[ 10]中的流化床反應(yīng)器相符。在以水蒸氣作為氣化介質(zhì)的高溫反應(yīng)中，反應(yīng)(4)是最重要的反應(yīng)。較高的溫度更有利于蒸汽重整反應(yīng)的發(fā)生，所以對于以生成合成原料氣為目的的氣化反應(yīng)來說，提高溫度有利于增加H,和CO的含量。綜上所述，溫度升高有利于CO的生成及水蒸氣的反應(yīng),確切的說,800C是木炭與水蒸氣充分反應(yīng)的溫度。這一點由圖2也可以清晰地看出,H2和Co的含量在800 C后較之前面的產(chǎn)量有-一個較大8林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)第27卷幅度的增加。2.2催 化劑對氣化反應(yīng)的影響煅燒白云石催化劑在氣化器中的反應(yīng)機理1-12:在實驗過程中,由于白云石催化劑和楊木屑采用的是機械混合,白云石催化劑的作用主要表現(xiàn)在對一次熱解產(chǎn)物催化進行二次反應(yīng),當(dāng)然,在溫度較低的狀態(tài)下,還有楊木屑或炭與白云石催化劑的固-固反應(yīng)。固相反應(yīng)的第一步必然是兩個反應(yīng)物體的接觸,接著是舊鍵斷裂新鍵生成,發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。鑒于催化劑發(fā)生作用的階段,本次實驗過程中固-固反應(yīng)屬于高熱固相反應(yīng),溫度高,化學(xué)反應(yīng)速度極快,因而整個反應(yīng)的決定步驟是擴散。由于固-固反應(yīng)是從粒子間的接觸點開始的，反應(yīng)受到接觸邊界的大小、范圍的影響,所以預(yù)先將白云石催化劑磨成微細(xì)粉末，制成懸濁液與楊木屑浸漬烘干顯得尤為重要,這樣做的目的主要是提高催化劑與固體反應(yīng)物的分散接觸度。另外,從反應(yīng)的熱力學(xué)角度分析,白云石催化劑催化楊木屑反應(yīng)的產(chǎn)物是多種氣體、液體和固體,如果反應(yīng)發(fā)生,系統(tǒng)就會處于更加無序的狀態(tài),熵必然增大,隨著溫度的上升,反應(yīng)向著增大液相數(shù)量和放出氣體的方向進行。所以隨著溫度的升高,產(chǎn)物中的氣體和液體產(chǎn)物量增加。促進楊木屑的熱解只是白云石催化劑的作用之--,在氣化反應(yīng)器中機械混合白云石催化劑的主要目的是促進熱解一次產(chǎn)物即 焦油發(fā)生二次裂解,產(chǎn)生更多的氣體產(chǎn)物:楊木屑維化熱解。一次產(chǎn)物+炭; - -次產(chǎn)物白云石。二次產(chǎn)物+炭.由于生物質(zhì)熱解-次產(chǎn)物中的物質(zhì)多為苯的衍生物和多環(huán)芳烴,而白云石煅燒后形成Ca0-MgO絡(luò)合物，這一-絡(luò)合物上的活化位的極性對環(huán)狀結(jié)構(gòu)π形電子云具有影響，在內(nèi)外表面上都有裂解活性位，從而催化了一次產(chǎn)物中多環(huán)化合物的裂解,使焦油產(chǎn)率降低,氣態(tài)產(chǎn)率升高。白云石催化劑的化學(xué)組成隨其產(chǎn)地的不同而略有差異,但大致含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為MgO約20%，CaO約30% ,CO2 約45 % ,還有一些微量的礦物不純物”。由于組成的不同,催化效果會產(chǎn)生- -定的差異,作者將主要討論4種不同產(chǎn)地白云石作為氣化反應(yīng)催化劑對反應(yīng)結(jié)果的影響。實驗過程中,保持其它氣化參數(shù)不變,改變楊木屑中混入的白云石催化劑類型,結(jié)果見圖3。100 f608050-1 40-Ai 302010600 650 700 750 800 850 900600650700750800 850 900溫度/C白云石產(chǎn)地dolomite paces:一0-無none;一口一江蘇Jiangsu; - - -O-浙江Zhejiang;-●陜西Shaanxi;- x一 安徽Anhui圖3不同產(chǎn)地的白云石催化劑對H2(a)和CO(b)產(chǎn)量的影響Fig.3 Elects of catalysts on the yields of H2(a) and C0(b)從圖3中可以看出,催化劑的加入從整體上增加了H2和CO的產(chǎn)量,絕大多數(shù)溫度下添加催化劑，H2產(chǎn)量和co產(chǎn)量都比沒有添加催化劑時高,安徽白云石催化劑除外,添加催化劑時H2產(chǎn)量基本都在700C時出現(xiàn)了次大值,CO產(chǎn)量的變化趨勢同H2基本--致,這說明了反應(yīng)體系中添加了白云石催化劑后,使整個反應(yīng)體系的活化能降低,反應(yīng)的最佳溫度點提前達(dá)到。后續(xù)過程中,氣體產(chǎn)物量的增加一部分是由于催化劑將熱解過程中產(chǎn)生的焦油部分裂解,另-部分是催化發(fā)生了反應(yīng)(4)的氣-固反應(yīng)的結(jié)果。所以通過理論上的分析,添加了白云石催化劑的反應(yīng),焦油產(chǎn)率和剩余率會降低。但是由于催化劑是機械混合到反應(yīng)物中的,混合過程中必定會有損失,并且白云石催化劑在反應(yīng)過程中也有-定的消第3期孫云娟,等:生物質(zhì)熱解氣化行為的研究19反應(yīng)開始前的初始質(zhì)量也不僅是原料質(zhì)量,這樣計算出來的結(jié)果并不能代表剩余率,所以這部分不再討論,催化劑的添加對剩余率的實際影響效果，僅在理論上予以說明。不同產(chǎn)地白云石催化劑對焦油產(chǎn)率的影響分別為:無催化劑16.94%,江蘇11.99%，浙江12.69 % ,陜西11.50% ,安徽13.02 %。焦油產(chǎn)率總體來講均有所降低。催化劑的加入能減少焦油的產(chǎn)量,說明催化劑中的活性組分對焦油裂解反應(yīng)起到了很好的催化作用。焦油的減少-方面是由于活性組分深入反應(yīng)物內(nèi)部,與反應(yīng)物發(fā)生一次裂解,改變了一些產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，如破壞產(chǎn)物中環(huán)狀物的結(jié)構(gòu)，使其盡量生成小分子的物質(zhì);另- -方面是由于產(chǎn)生的焦油附著在反應(yīng)物上,與摻雜在物料中的催化劑發(fā)生了二次裂解反應(yīng),焦油本身的芳香族化合物裂解成小分子的氣體，從而減少了焦油的產(chǎn)量,這樣的實驗結(jié)果與理論分析-致。根據(jù)實驗結(jié)果,白云石催化劑的催化效果的排列為:陜西的>江蘇的>浙江的>安徽的。有文獻報道[4) ,對于焦油的裂解,白云石催化劑中鐵含量越多，比表面積越大,中孔越多效果越好。通過白云石的成分分析和催化反應(yīng)結(jié)果可以得出本次實驗也基本符合這一規(guī)律。2.3水蒸 氣加入量對產(chǎn)物的影響在實驗過程中通過改變水蒸氣的蒸發(fā)溫度來改變水蒸氣在反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的加入量,改變水蒸氣與炭的反應(yīng)程度。水蒸氣加入量增加,不但加速了炭與水蒸氣的反應(yīng),而且加強了二次反應(yīng)的程度,使得在--次反應(yīng)過程中產(chǎn)生的焦油充分裂解,還能增強重整反應(yīng)及水蒸氣與CO的反應(yīng)等與水蒸氣相關(guān)的反應(yīng),使氣體產(chǎn)量增加,焦油及炭的產(chǎn)率降低。保持其他氣化條件不變,改變水蒸氣的蒸發(fā)溫度,氣化產(chǎn)物如圖4和表2所示。00r60b50 t80-p40定60|30-f 305403202010: 0-800 650 700 750800850 900600 650 700 750 800 850 900溫度/C-0- N2+48CH20; -口- N2+28CH20; -0- N2圖4水蒸氣加入量 對H2(a)和CO(b)產(chǎn)的影響Fig.4 Eflects of steam quantity on the yields of H(a) and C0( b)炭與水蒸氣進行氣化反應(yīng)時，- -般會經(jīng)歷如下3個階段:1)水蒸氣分子擴散到炭表面,并被炭的表面吸附; 2)水蒸氣在炭的內(nèi)外表面上進行化學(xué)反應(yīng); 3)生成物從炭表面脫附,擴散到氣體主體中15]。在不同的階段速控步驟不同。在圖4中根據(jù)產(chǎn)物氣體的反應(yīng)趨勢可以看出,炭與水蒸氣的反應(yīng)在實際過程中確實經(jīng)歷了兩個階段:700 C之前為第一階段,反應(yīng)控制階段,700 C之后為第二階段,擴散控制階段。在反應(yīng)的第--階段,反應(yīng)速率受化學(xué)反應(yīng)速率控制,在這一階段,水蒸氣能有效的擴散到炭表面,但由于溫度低,炭與水蒸氣的反應(yīng)不能充分發(fā)生,所以水蒸氣蒸發(fā)溫度高,雖然帶人到反應(yīng)體系中的水蒸氣的量多,但體系中的水蒸氣并沒有完全進行化學(xué)反應(yīng),而較低水蒸氣蒸發(fā)溫度下進人到反應(yīng)體系中的水蒸氣的量就足以供應(yīng)反應(yīng)的需求,所以在這一-階段,不同水蒸氣蒸發(fā)溫度下產(chǎn)生的氣體產(chǎn)量相差不大,這一-點在CO產(chǎn)量上表現(xiàn)得最明顯;第I二階段,為擴散控制階段。在這一階段化學(xué)反應(yīng)充分發(fā)生,總的反應(yīng)速率由水蒸氣擴散到炭表面的速率決定,水蒸氣的蒸發(fā)溫度低,帶人到反應(yīng)體系中的水蒸氣的量就少,擴散到炭表面的量就更少,使化學(xué)反應(yīng)因沒有足夠的反應(yīng)物而不能充分發(fā)生,所以在這--階段,水蒸氣的蒸發(fā)溫度較高對反應(yīng)有利,如圖4所示,700C后隨著水蒸氣蒸發(fā)溫度的升高,H2和co的產(chǎn)量20林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)第27卷都有大幅度的升高。從表2的焦油產(chǎn)率和剩余率的結(jié)果來表2水蒸氣加入量對焦油產(chǎn)率和剩余率的影響看,對于整個反應(yīng)水蒸氣的加入量起著主導(dǎo)Table 2 Fffects steam quantity on the yields of tar and char作用,較高的水蒸氣蒸發(fā)溫度使得帶人到反條件焦油產(chǎn)率/%剩余率/%conditionsyield of taryield of char應(yīng)系統(tǒng)中的水蒸氣量較多,使炭與水蒸氣的N2 +48C H2O16. 949.52反應(yīng)充分發(fā)生,從而減少了反應(yīng)結(jié)束時的剩N2 +28C H2O .17.8912.59余率，并且產(chǎn)生的焦油可以與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)，以減少焦油的產(chǎn)率。3結(jié)論3.1H2產(chǎn)量,隨著氣化反應(yīng)溫度升高而增加,當(dāng)原料量為1500mg,溫度從600C升高到900C,H2產(chǎn)量從0. 77 mL/min增加到了5. 11 mL/ min, CO也由0. 09 mL/min增加到2. 56 mL/ min,有關(guān)甲烷的反應(yīng)在高溫階段均為放熱反應(yīng),因而甲烷含量隨著溫度的升高而降低。但總產(chǎn)氣量符合隨溫度升高產(chǎn)氣量增加的趨勢。3.2在1500mg的反應(yīng)原料中機械混入150mg白云石催化劑后氣化效果明顯增強,其中產(chǎn)地為陜西的白云石催化劑效果最好,在900 C氫氣產(chǎn)率最高,達(dá)到最大值5.95 mL/min。由于添加催化劑能降低反應(yīng)的活化能,反應(yīng)的最佳溫度在700C時提前到達(dá),添加催化劑后主要氣體產(chǎn)量都在此溫度下出現(xiàn)一個次大值,機械混入白云石催化劑后整個反應(yīng)的焦油產(chǎn)率都有所減少。總的來說效果最好的是陜西白云石催化劑,其次為江蘇、浙江和安徽白云石催化劑。3.3采用氮氣載水 蒸氣加入反應(yīng)體系的氣化方式比僅有氮氣加入反應(yīng)體系的效果要好得多,H2和Co的產(chǎn)量在相同的氮氣流量條件下，載48 C水蒸氣比不載水蒸氣在原料量1 500 mg .900 C時分別增加了6.03和3.26mL/min,隨著水蒸氣加人量的增加,可燃?xì)怏w量增加,焦油產(chǎn)率有所降低。參考文獻:[1]蔣劍春.生物質(zhì)能源應(yīng)用研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J].林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè),2002 ,2(2):75- 80.[2]應(yīng)浩,蔣劍春.生物質(zhì)氣化技術(shù)及開發(fā)應(yīng)用研究進展[J]。林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè),2005 ,25(增刊):151-155.[3]蔣劍春,金淳,張進平,等生物質(zhì)催化氣化工業(yè)應(yīng)用技術(shù)研究[J].林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè),2001, 21(4):21-26.[4]袁振宏.吳創(chuàng)之,馬隆龍,等。生物質(zhì)能利用原理與技術(shù)[ M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.[S]LOPAMUDRA D. 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