基于双层滤料颗粒床生物质煤气除尘脱焦一体化的研究

【摘要】：生物质煤气气化工艺中颗粒物和焦油的有效净化问题得到国内外学者的高度关注。低温干法除尘+高温催化脱焦是目前比较成熟的工艺，但该法的操作流程复杂，能耗较高，因而限制了广泛应用。双层滤料床在高温除尘领域应用较好，其中的橄榄石滤料是焦油裂解中较好的催化剂。本文在双层滤料床中对模拟气进行一体化净化研究，旨在简化工艺，避免焦油裂解时因温度变化带来的能耗。实验过程中研究了不同床层结构对模拟气体的净化效果，幷对双层滤料床除尘脱焦一体化方案进行了技术分析。主要研究内容和结果为： 1、在膨胀珍珠岩床中主要进行了温度、停留时间、粒径、灰尘以及焦油类型等因素的研究。结果表明：膨胀珍珠岩对甲苯具有催化效果，而瓷球对甲苯发挥热裂解作用，800℃时的转化率分别为73%和52%。650℃~850℃范围内，催化活性随着温度的升高而增加，850℃时达到最大值79%；停留时间为0.6s时，通过变床高或变流量两种方式达到的裂解效果相同。停留时间从0.15s增加到1.20s时，转化率从63%升高到73.7%；800℃时，脱焦效率随着粒径的减小而增加，在0.5-1.0mm时脱焦效率达到74.5%；灰尘的存在促进了甲苯的裂解，转化率在0-110min和120-180min时分别比没有灰尘时高出3.5%和1%；在相同的实验条件下，膨胀珍珠岩床对纯甲苯、混合物以及纯甲基萘的转化率分别为73%、46%和24%。 2、在橄榄石床中研究了温度、停留时间、粒径、灰尘、焦油类型、煅烧和浸渍镍基改性等影响因素。结果发现：650℃~950℃范围内，甲苯的转化率随温度的增加而增加，950℃时达到最大值93%；停留时间由0.15s增加至1.20s时，转化率从82.3%逐渐增大到93.5%；850℃时，粒径为0.3-0.5mm的转化率在0-80min和80-180min要比0.5-0.8mm时分别高出2.38%和1.90%；灰尘存在时的前100min内转化率比没有粉尘时高出2.2%，但100min后转化率相同；在相同的实验条件下，橄榄石床对纯甲苯、混合物和纯甲基萘的转化率分别为89%、70%和60%；橄榄石经过煅烧后，活性得到明显改善，且随着煅烧温度的增大，甲苯的转化率升高。在900℃和1000℃时，转化率随着煅烧时间的增加而提高。但在1100℃时，煅烧时间为从2h增大到4h时，相应的转化率由99.5%下降到98.3%；未煅烧且负载3wt.%氧化镍的橄榄石，比新鲜的橄榄石增加了8.2%的转化率，且较快稳定在97.2%。 3、在双层滤料床中进行了温度、灰尘以及焦油类型等因素的研究。结果表明：700℃~850℃范围内，甲苯的转化率随温度的升高而增大，850℃时达到最大值90%；灰尘存在时的前140min内转化率比没有粉尘时高出6.2%，但140min后转化率都为89%；在相同的条件下，双层滤料床对纯甲苯、混合物和纯甲基萘的转化率分别为86%、61.5%和52%。 【关键词】：双层滤料床 脱焦 除尘 一体化 生物质煤气
【学位授予单位】：宁波大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TQ546.5
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 引言11-13
• 1 绪论13-28
• 1.1 除尘的国内外研究现状13-16
• 1.1.1 旋风除尘13
• 1.1.2 电除尘13-14
• 1.1.3 过滤除尘14-16
• 1.1.3.1 陶瓷过滤除尘14
• 1.1.3.2 金属微孔过滤除尘14-15
• 1.1.3.3 颗粒层过滤除尘15-16
• 1.2 脱焦的国内外研究现状16-25
• 1.2.1 焦油的定义、分类及特性16-17
• 1.2.2 焦油的脱除方法研究现状17-21
• 1.2.3 焦油催化裂解催化剂的研究现状21-25
• 1.2.3.1 天然矿物类21-22
• 1.2.3.2 碱金属类22-23
• 1.2.3.3 木炭类23
• 1.2.3.4 镍基金属类23-25
• 1.3 双层滤料颗粒床除尘脱焦一体化方案的提出25-26
• 1.4 本论文研究的主要内容26
• 1.5 本章小结26-28
• 2 实验部分28-40
• 2.1 实验装置28-29
• 2.2 实验主要仪器及材料29-33
• 2.2.1 实验仪器29-32
• 2.2.1.1 焦油模拟物进样装置29
• 2.2.1.2 水蒸气发生装置29-30
• 2.2.1.3 双层滤料颗粒床反应装置30-31
• 2.2.1.4 其他仪器31-32
• 2.2.2 主要材料32-33
• 2.3 实验方法33-36
• 2.3.1 准备工作33-35
• 2.3.2 实验步骤35-36
• 2.4 分析方法36-39
• 2.4.1 检测过程37
• 2.4.2 标准曲线绘制37-39
• 2.4.2.1 甲苯37-38
• 2.4.2.2 甲基萘38-39
• 2.4.3 数据处理39
• 2.5 本章小结39-40
• 3 上层滤料脱焦除尘实验研究40-50
• 3.1 温度对脱焦性能的影响40-42
• 3.2 停留时间对脱焦性能的影响42-44
• 3.3 粒径对脱焦性能的影响44-45
• 3.4 不同比例的焦油模拟物时裂解效果的比较45-47
• 3.5 灰尘存在时裂解效果的比较47-49
• 3.6 本章小结49-50
• 4 下层滤料脱焦除尘实验研究50-61
• 4.1 温度对脱焦性能的影响50-51
• 4.2 停留时间对脱焦性能的影响51-53
• 4.3 粒径对脱焦性能的影响53-54
• 4.4 煅烧预处理对脱焦效果的影响54-56
• 4.5 浸渍法负载镍基改性处理对脱焦效果的影响56-58
• 4.6 不同比例的焦油模拟物时裂解效果的比较58-59
• 4.7 灰尘存在时裂解效果的比较59-60
• 4.8 本章小结60-61
• 5 双层滤料床脱焦除尘实验研究及一体化方案的技术分析61-68
• 5.1 温度对脱焦性能的影响61-63
• 5.2 不同比例的焦油模拟物时裂解效果的比较63-64
• 5.3 灰尘存在时裂解效果的比较64-66
• 5.4 双层滤料床除尘脱焦一体化方案的技术分析66
• 5.5 本章小结66-68
• 6 全文总结及展望68-71
• 6.1 本文的主要研究成果68-70
• 6.2 进一步工作及建议70-71
• 参考文献71-76
• 附录 实验装置实图76-79
• 在学研究成果79-80
• 致谢80

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