污泥氣化焦油催化裂解實驗研究

發(fā)布時間：2020-06-19 03:44

【摘要】：污泥氣化作為一種高效清潔、在經(jīng)濟和技術上皆可行的污泥處置方式具有較好的發(fā)展前景。但是污泥氣化過程中會產(chǎn)生大量焦油,降低了能量的利用率,危及后續(xù)管道和使用設備的安全運行。因此如何最大程度地減少焦油含量成為污泥氣化技術推廣過程中亟待解決的關鍵問題。催化裂解是一種較為先進有效的焦油脫除方式,得到了廣泛關注。本課題針對上述問題,設計并搭建了焦油催化裂解反應裝置,制備了以鎳Ni為活性組分,Fe、Ce、Cu等為助劑的多種催化劑,獲得了催化劑對焦油催化裂解的影響機制,為氣化技術的推廣提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。論文以凹凸棒石為催化劑載體,采用等體積浸漬法制備了多種鎳基催化劑,在固定床反應器中對催化劑催化裂解污泥氣化焦油模型化合物的特性進行了實驗研究,考察了反應溫度、水碳比(S/C)、氣相停留時間、助劑等因素對模型化合物催化裂解特性的影響。結果表明:提高反應溫度、增加水碳比(S/C)、延長停留時間、添加助劑均能提高催化劑的催化活性,模型化合物轉化率明顯增加。隨著水碳比和停留時間的增加,氫氣和二氧化碳含量增加,一氧化碳含量下降,水碳比對產(chǎn)氣成分的影響更明顯。隨著反應的溫度升高,氫氣和二氧化碳含量下降,一氧化碳含量增加。助劑含量過高導致催化劑催化裂解的能力減弱,模型化合物轉化率下降。在實驗范圍內,增加Fe的含量,模型化合物轉化率隨之上升;當Ce、Cu、Ca助劑含量達到3%及以上時,轉化率下降明顯,甚至低于未添加助劑時的轉化率。通過改變反應溫度和Fe負載量以及水碳比,研究了以氧化鋁γ-Al_2O_3和3A分子篩為催化劑載體制備的鐵鎳催化劑對模型化合物催化裂解的影響,并將Al_2O_3和3A分子篩以不同摻比混合制備催化劑,對催化劑的活性進行研究。研究結果表明:活性組分Ni與助劑Fe之間及Ni與載體之間相互作用,形成鎳鐵合金和鎳鋁尖晶石NiAl_2O_4,這有助于模型化合物的催化裂解。隨著反應溫度的升高,模型化合物轉化率隨之上升,但模型化合物轉化率卻隨著Fe負載量的增加先上升后下降,當其他條件一定,Fe負載量達到3%時,模型化合物轉化率達到最大值。水碳比的增加有利于模型化合物的重整反應,能夠提高模型化合物的轉化率,但過高的水碳比會阻礙反應的進行,降低反應效率。對不同摻比的催化劑進行活性研究表明,當Al_2O_3占比增加時,催化劑活性增強,穩(wěn)定性提高,模型化合物轉化率隨之上升,繼續(xù)增加Al_2O_3含量轉化率下降,且隨著反應的進行,模型化合物轉化率下降明顯。Al_2O_3占比為60%時為催化劑最佳制備條件。
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ426;X703
【圖文】：

煤氣,分析儀,紅外

圖 2-2 便攜式紅外煤氣分析儀程中，采用便攜式紅外煤氣分析儀對產(chǎn)氣oard-3100P 系列便攜紅外煤氣分析儀最多、CnHm、H2、O2，其中 CO、CO2、CH MEMS 的 TCD 熱導技術測量、O2采用計算方法。便攜式煤氣分析儀對所測氣體飛灰等雜質，可在分析儀之前設置過濾干移的問題，因此在使用之前應對氣體成分表 2.1 所示。表 2.1 煤氣分析儀技術參數(shù)量組分量程測量CO 0~30% 紅外CO20~30% 紅外CH40~10% 紅外

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