生物质废弃物催化气化制取富氢燃料气

强度及使用寿命等问题,一般将生物质气化和催化交换设在不同的反应器,见图1.但另设一固定床催化反应器,既增加了系统阻力,又增加了投资成本;如将生物质气化和催化交换设在同一反应器,就对催化剂的活性、耐温性能、机械强度及使用寿命等提出了比较高的要求.同时由于焦油催化裂解的附加值小,其成本要很低才有实际意义,因此人们除利用石油工业的催化剂外,主要使用一些天然产物.
　　
　　目前用于生物质催化气化的催化剂有白云石、镍基催化剂、高碳烃或低碳烃水蒸气重整催化剂、方解石和菱镁矿等.这几种催化剂的成分组成见第35页表2.
　　
　　
　　
　　Corella[5]等认为白云石可以消除气化气中90%～95%的焦油,即在气化炉出口焦油含量为2g/m3～20g/m3,经过白云石床层后焦油含量降低为0.5g/m3～1.0g/m3.
　　
　　Delgado[3]等通过实验对白云石、方解石、菱镁矿的催化活性进行了比较,从实验结果分析,在裂解焦油方面,这三种矿石的活性顺序为:白云石(CaO-MgO)>方解石(MgO)>菱镁矿(CaO).Delgado等[3]认为这是由于在白云石中,两种氧化物的混合改变了Ca和Mg原子的排列顺序所致.关于焦油的催化裂解机理,Corella等[3]认为在水蒸气重整生物质气化气消除焦油的反应过程中,同时可以发生CO2干重整反应,即CO2会与焦油及部分低碳烃发生反应,促进焦油的分解.
　　
　　
　　
　　4.3气化炉
　　用于生物质气化的反应器主要有上吸式气化炉、下吸式气化炉及循环流化床(CFBG)等,见图2～图4.上吸式气化炉结构简单,操作可行性强,但湿物料从顶部下降时,物料中的部分水分被上升的热气流带走,使产品气中H2的含量减少.下吸式气化炉在提高产品气的H2含量方面具有其优越性,但其结构复杂,可操作性差;CFBG具有细颗粒物料、高流化速度以及炭的不断循环等优点,因而相对于其它气化炉来说,无论是在产品气的氢气含量方面还是操作性方面,都是一种较理想的气化制氢形式.
　　
　　
　　
　　4.4气化工艺生物质催化气化工艺选择主要有:
　　
　　
　　
　　工艺(2)系统简单,但对催化剂抗耐磨性要求较高,且反应气与催化剂接触不充分,催化剂利用效率低;工艺(1)和工艺(3)将生物质气化气催化裂解部分使用独立反应器,改善了催化剂的使用环境,但需外加热源,以达到催化反应所需温度,运行成本较高.另外不管裂解炉采用固定床还是流化床,气化气体中灰分或炭粒都有可能引起裂解炉进口堵塞.所以裂解炉和气化炉之间需增加气-固分离装置,但不能使气体温度下降太多,这就使系统更加复杂.
　　
　　5结论
　　(1)生物质定向催化气化制氢的研究在国内外还处于实验室研究阶段,在我国的研究尤其薄弱.
　　(2)对生物质催化气化及焦油裂解的机理的研究还远远不够.
　　(3)用于生物质催化气化的催化剂主要是白云石和镍基催化剂,白云石价格低廉,但催化效果不如镍基催化剂.
　　(4)焦油的催化裂解是提高生物质催化气化产氢量的一个重要途径,也是这个课题今后的一个重要发展方向.
　　
　　
　　
　　
　

《生物质废弃物催化气化制取富氢燃料气(第2页)》