《基於生物質導電炭強制脈衝放電的氣化重質焦油降解》是依託浙江大學，由肖剛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於生物質導電炭強制脈衝放電的氣化重質焦油降解
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：肖剛
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
生物質氣化氣大規模高品位利用的瓶頸之一在於氣化焦油的深度脫除，常用的催化方法可以有效裂解輕質焦油，但對重質焦油的效果卻有限，甚至是負作用。本申請擬針對輕質焦油裂解後的氣化氣，利用具有良好孔隙結構和導電性能的生物質導電炭在較高溫度下吸附脫除重質焦油，並採用強制脈衝放電將其徹底降解，裂解氣體送回氣化氣，再生導電炭循環使用。掌握導電炭高效脫除重質焦油的途徑，研究焦油組分在導電炭中的分布規律。分析吸附了重質焦油的導電炭在強制脈衝放電過程中的傳熱傳質規律，考察電壓、脈衝氣流、溫度、氣氛、導電炭特性、無機雜質等對重質焦油降解的影響。研究重質焦油主要成分及降解產物的分布和演變，分析導電炭電阻率、比表面積、孔徑等特性參數再生前後的變化規律，闡明重質焦油在生物質導電炭強制脈衝放電過程中的降解機理與調控機制，建立基於生物質導電炭強制脈衝放電的氣化重質焦油降解模型，為生物質氣化氣的品位利用提供新方法。
結題摘要
焦油和灰塵是影響氣化氣品質的典型雜質，它們的高效脫除是提高氣化氣利用品位和價值的有效手段。本項目提出利用生物質導電炭放電產生活性物質高效降解氣化焦油，具體研究了生物質導電炭的電阻率與孔隙率之間的協同最佳化方法，考察了不同工況下生物質導電炭的吸附與脫附特性，探討了各類放電過程的基本特性及調控原則，研究了放電過程中焦油降解效率和除塵效果，探討了導電炭的循環特性，分析了導電炭流態化放電過程中典型焦油的降解過程和機理，並建立了相應的分析模型，為生物質導電炭和氣化氣的高效利用提供了新思路。發表相關學術論文13篇，其中SCI收錄9篇、EI收錄4篇；授權國家發明專利3件；培養研究生8名。 主要研究內容包括：（1）利用催化炭化與活化等方法製備了同時具備高比表面積和優良導電性能的生物質導電炭，最高比表面積達2250 m2/g，最低電阻率達0.15Ω•cm。分析了各類催化劑對導電炭孔隙結構及導電性的影響規律，發現Ni基催化劑可在700-900℃時促進導電炭的石墨化進程，使得無定形炭加速形成石墨微晶。提出了生物質導電炭中石墨微晶含量的定量分析方法，獲得國家發明專利授權。（2）生物質導電炭對焦油的吸附容量可達559mg/g；建立生物質導電炭的焦油脫附傳質模型，模型化合物的脫附活化能Ed=34 kJ/mol；研究恆溫熱氣流中的焦油脫附率，發現脫附主要集中在前5分鐘，240℃時30分鐘內的脫附率可達95%。（3）研究了生物質導電炭強制脈衝放電特性，在50Hz電源頻率下可產生3100Hz的脈衝放電。線上管式電極中，350-650℃時隨著電壓的增加，先後出現電暈放電、輝光放電和弧光放電過程；700℃以上時直接出現輝光放電或弧光放電；提高溫度可使火花擊穿和起暈電壓降低，電極間距減小容易直接產生火花擊穿。（4）研究了導電炭強制放電的不同形式及對焦油降解的影響，發現圓形電極可有效提升焦油降解能力。在O2濃度為1%時，32W放電功率的焦油降解效率可達92%。分析了導電炭降解吸附的甲苯的反應及傳熱和傳質過程，建立相應的反應動力學模型，發現放電降解反應接近二級反應過程；探討了甲苯降解過程中在高能電子、O、OH自由基作用下可能的反應路徑。（5）提出基於生物質導電炭的氣流循環與串聯放電降解氣化焦油新方法，以期為生物質導電炭和氣化氣的高品位利用提供新的思路和方法。
