微型流化床中焦油热裂解和水蒸气重整的反应特性及动力学对比

• 作者: 武鹏 王芳 曾玺 战洪仁 岳君容 王婷婷 许光文
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 生物质 焦油 热裂解 水蒸气重整 微型流化床
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 能源和环境工程
• 页码范围: 362-375
• 页数: 13页
• 分类号: TQ522.64
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20211244

摘要

采用微型流化床反应分析仪(MFBRA)考察了不同温度(T，750~950℃)和水蒸气分压(SP，10%~30%)下生物质焦油水蒸气重整过程中的气体生成、气体产物中总碳转化和焦油转化等反应特性，求算反应动力学，并与焦油热裂解特性进行比较。在热裂解过程中，随温度增加，各气体(H2、CH4、CO、CO2)产率和气体产物中的总碳转化率增加，反应时间缩短。而在焦油水蒸气重整过程中，等温下的反应时间明显延长，且H2、CH4、CO产率和气体产物中的总碳转化率显著提升，而CO2产率在850℃时有最大值。在焦油水蒸气重整过程中，不仅有焦油裂解，还有裂解产物与水蒸气的反应，促进碳转化。在950℃、SP=30%条件下，气体产物中的总碳转化率达到92.34%。水蒸气作用下，气体组分的产率和气体产物中的总碳转化率增加，而等温条件下的反应速率下降。水蒸气分压对各气体组分的影响具有差异性。随分压增加，CO、CH4的生成速率和气体产物中的总碳转化的反应速率增加；H2生成速率逐渐下降，速率稳定段扩大；CO2生成速率在850℃时有最大值。采用均相模型求取焦油水蒸气重整反应过程中的活化能，气体产物的生成活化能(H2、CO、CO2和CH4)、气体产物中的总碳转化及焦油转化的活化能明显偏低，分别为90.10、42.01、58.56、64.92、61.44和63.26kJ/mol，对应数值明显小于焦油热裂解，说明水蒸气对焦油重整反应的促进作用。最后，将焦油热裂解动力学数据与文献数据对比，验证了MFBRA对焦油水蒸气重整反应测试的可行性和分析结果的准确性。