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生物质(秸秆)气合成甲醇工艺及动力学研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 21:44:17
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生物质(秸秆)气合成甲醇工艺及动力学研究【摘要】:本研究是结合河南省科技厅科技攻关项目“低热值农业废弃物燃气催化合成甲醇技术研究”进行的。通过对“生物质合成甲醇技术研究进展”、“生

【摘要】: 本研究是结合河南省科技厅科技攻关项目“低热值农业废弃物燃气催化合成甲醇技术研究”进行的。通过对“生物质合成甲醇技术研究进展”、“生物质(秸秆)热化学法制甲醇合成气试验”、“秸秆类生物质催化合成甲醇试验”、“秸秆合成气制甲醇工艺条件优化试验”、“秸秆合成气合成甲醇的动力学和热力学试验”等方面的系统研究,获得了一系列关于生物质(秸秆)气合成甲醇技术方面的相关数据和规律性认识,为我国秸秆类生物质合成甲醇技术领域的研究开发和应用进行了有益的探讨研究。主要研究成果如下: 1、查阅了国内外大量相关研究资料,对以下内容进行了系统详细的文献综合分析研究。①生物质气化技术研究概况;②生物质制甲醇技术工艺类型;③影响生物质制气技术的因素;④生物质制甲醇合成气的技术研究现状;⑤生物质合成甲醇催化剂的研究概况;⑥现有生物质气化催化制甲醇技术存在的问题。 2、研究了下吸式固定床气化炉生产的玉米秸秆低热值燃气的脱硫、除氧、分解焦油、净化、配氢等技术工艺,制备出合成甲醇的优质秸秆合成气。 3、以直流流动等温积分反应器为试验装置,使用国产C301铜基催化剂,在5MPa压力下对秸秆合成气催化合成甲醇技术进行试验研究,寻找影响CO转化率、CO_2转化率、甲醇时空收率的重要因素,通过试验数据处理,找出了它们之间的规律。 4、对秸秆合成气催化合成甲醇技术工艺进行试验研究,对影响催化合成工艺技术参数如压力、温度、催化剂、催化剂粒度、合成气进口流量、 河南农业大学博十学位论文 秸秆合成气组成等进行逐一优化试验。优选出秸秆合成气生产甲醇的最佳 技术工艺方案。为生物质(秸秆)气制甲醇中试研究提供了科学和实用的 参考依据。 5、对秸秆合成气催化合成甲醇动力学特性进行试验研究。建立了L一H 型本征动力学模型,优选出动力学模型参数,并对模型进行统计检验和方 差分析,结果表明动力学模型高度显著,该模型方程反映了秸秆合成气合 成甲醇体系的动力学变化规律。 6、应用SHBwR状态方程,研究了加压下秸秆合成气甲醇合成体系的 总反应热、平衡常数及平衡体系组成。为生物质(秸秆)气合成甲醇的中 试设备设计制造提供基础参数。 本文是以解决农业废弃物(玉米秸秆)高新转换技术难题为目的的研 究论文,着力点放在基础研究上,因为国内利用秸秆作原料气合成甲醇方 面的研究尚无报道,因此论文在试验方面只能借鉴以天然气、煤等为原料 合成甲醇方面的研究成果,难免在方法上有不当之处,但研究取得的结果 对秸秆合成气合成甲醇的技术中试和合成设备设计起到有效的指导作用。 【关键词】:秸秆 甲醇合成 铜基催化剂 动力学模型 等温积分反应器 热力学
【学位授予单位】:河南农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TQ223.1
【目录】:
  • 致谢3-4
  • 目录4-8
  • 中文摘要8-10
  • 第一章 绪论10-28
  • 1 生物质合成甲醇技术的国内外研究现状11-22
  • 1.1 国外研究现状12-20
  • 1.2 国内研究状况20-22
  • 2 存在的问题22-23
  • 3 研究课题的确定与总体研究思路23-28
  • 3.1 研究的意义23-26
  • 3.2 总体思路26-28
  • 第二章 秸秆类生物质热化学法制甲醇合成气的试验研究28-36
  • 1 秸秆类生物质热化学法制原料气28-32
  • 1.1 秸秆类生物质特性28-30
  • 1.2 秸秆原料气制备试验30-32
  • 1.2.1 试验设备30-31
  • 1.2.2 试验材料制备31
  • 1.2.3 原料气制备31-32
  • 2 秸秆类生物质制合成气试验32-35
  • 2.1 生物质(秸秆)原料气纯化试验32-34
  • 2.1.1 原料气脱硫32-33
  • 2.1.2 原料气脱焦、除氧33-34
  • 2.2 生物质秸秆合成气制备试验34-35
  • 2.2.1 甲醇合成的理论碳氢比34
  • 2.2.2 秸秆合成气配制试验34-35
  • 3 本章小结35-36
  • 第三章 秸秆类生物质催化合成甲醇试验研究36-59
  • 1 甲醇合成方法与工艺流程36-39
  • 1.1 甲醇的一般合成方法与催化剂36-38
  • 1.2 甲醇合成工艺流程的确定38-39
  • 2 试验部分39-43
  • 2.1 主要试验设备39-40
  • 2.2 催化剂的制备与还原40-41
  • 2.3 试验流程与试验条件的确定41-43
  • 2.4 试验数据的测试分析方法43
  • 3 试验结果与分析43-58
  • 3.1 物料衡算方法43-46
  • 3.1.1 试验检测数据43-44
  • 3.1.2 物料衡算公式44-46
  • 3.2 物料衡算结果46-51
  • 3.3 试验结果分析51-58
  • 3.3.1 温度对试验结果的影响56-57
  • 3.3.2 进口流量对试验结果的影响57
  • 3.3.3 催化剂粒度对试验结果的影响57
  • 3.3.4 经济效益预测57-58
  • 4 本章小结58-59
  • 第四章 秸秆合成气制备甲醇工艺条件试验研究59-76
  • 1 试验设计59
  • 1.1 试验设备与材料59
  • 1.2 试验方法与条件59
  • 2 试验部分59-75
  • 2.1 正交试验60-63
  • 2.1.1 试验条件60
  • 2.1.2 因素水平表的制定60
  • 2.1.3 试验数据的测试60-61
  • 2.1.4 试验结果与分析61-63
  • 2.2 温度优选试验63-64
  • 2.3 压力优选试验64-66
  • 2.4 秸秆合成气配比优选试验66-68
  • 2.5 催化剂优选试验68-72
  • 2.6 催化剂粒度优选试验72-73
  • 2.7 进口合成气流量优选试验73-75
  • 3 本章小结75-76
  • 第五章 秸秆合成气合成甲醇的动力学试验研究76-88
  • 1 试验部分76-78
  • 1.1 试验材料制备76-77
  • 1.2 合成试验设备及流程77
  • 1.3 试验条件及方法77-78
  • 2 试验结果与分析78-86
  • 2.1 模型建立78-82
  • 2.2 参数估值方法82-83
  • 2.3 动力学方程的建立83-86
  • 2.3.1 秸秆合成气合成甲醇的动力学方程83-84
  • 2.3.2 甲醇合成动力学方程的统计检验84-86
  • 3 本章小结86-88
  • 第六章 秸秆类生物质合成甲醇的热力学性质研究88-98
  • 1 试验部分88-89
  • 1.1 试验主要仪器设备88
  • 1.2 试验材料88-89
  • 1.3 试验条件与方法89
  • 1.4 试验结果89
  • 2 秸秆合成气合成甲醇反应的反应热89-94
  • 2.1 秸秆合成气反应体系的密度及参数89-91
  • 2.2 秸秆合成气合成甲醇反应的反应热91-94
  • 2.2.1 理想气体反应热的计算91
  • 2.2.2 等温焓差的计算91-92
  • 2.2.3 甲醇合成反应热的计算92-94
  • 3 合成甲醇反应的平衡常数及平衡组成94-97
  • 3.1 K_f的计算94-95
  • 3.2 加压下平衡常数K_P与平衡浓度y_i的计算95-97
  • 4 本章小结97-98
  • 第七章 结论与建议98-100
  • 1 主要结论98-99
  • 2 建议99-100
  • 参考文献100-107
  • 英文摘要107-109
  • 博士期间主要科研工作和论文109


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