K/Ca催化木屑水蒸气气化制取富氢合成气

作者：任菊荣; 苏允泓; 孙云娟^*; 应浩; 杨中志; 许乐

来源：林产化学与工业, 2023, 43(01): 15-24.

• 生物质
• 气化
• 催化剂
• 富氢合成气

研制KOH/白云石复合催化剂，以松木屑为原料，在固定床气化炉中进行水蒸气气化实验，考察催化剂制备条件、反应温度、水蒸气流量、催化剂用量对气化合成气气体组分、产气率、产氢率及碳转化率等气化特性评价指标的影响，并对所研制的K/Ca复合催化剂进行SEM、XRD和孔隙结构分析。研究表明：K元素很好地负载在白云石上。由KOH质量分数6%、K/Ca物质的量比2∶1和煅烧温度900℃制备的K/Ca复合催化剂的催化性能最好。气化温度从600℃增加到750℃,H2体积分数由40.70%增加至59.09%,产氢率由16.38 g/kg增加至90.64 g/kg,但继续升高温度会造成催化剂活性下降使得H2体积分数和产氢率均有所下降。水蒸气流量由0.4 mL/min增加至1.0 mL/min时，H2体积分数由52.75%增加至59.09%,产氢率由68.14 g/kg增加至90.64 g/kg,进一步增加水蒸气流量则会造成系统热量损失，使得H2体积分数和产氢率均有不同程度的下降。催化剂与松木屑质量比值为0.3 g/g时，H2的体积分数为59.09%,产氢率为90.64 g/kg;当质量比值增加到0.6 g/g时，H2的体积分数降低至58.50%,产氢率提高到103.18 g/kg,继续增加质量比，二者变化趋势明显缓慢，即催化反应基本达到平衡。综合考虑各方面影响，K/Ca复合催化剂催化松木屑水蒸气气化的最佳条件为反应温度750℃、水蒸气流量为1.0 mL/min,催化剂与原料质量比值为0.6 g/g,此时产物气中H2体积分数为58.50%,产氢率为103.18 g/kg,低位热值为10.94 MJ/m3,碳转化率为83.25%。

• 出版日期2023
• 单位江苏省生物质能源与材料重点实验室; 东南大学; 南京林业大学; 中国林业科学研究院林产化学工业研究所