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天然气催化改质煤或生物质为液态化学品或燃料

天然气催化改质煤或生物质为液态化学品或燃料

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【摘要】:
生物质或低质煤快速高温分解并加氢脱氧改质是目前制备人造燃油的主流方法。该方法的两个步骤可以合并在一起,称为加氢热解处理。这一过程通常需要向反应中持续供氢,造成运行费用显著增加。氢气没有自然来源,工业上通常通过甲烷蒸汽重整制备。与之相比,甲烷作为天然气的主要成分,易于从自然界中获取,成本低廉。本研究旨在直接以甲烷替代氢气作为还原剂,在所开发低成本催化剂的作用下,用于脱除生物质中的含氧物质,提高燃油热
  生物质或低质煤快速高温分解并加氢脱氧改质是目前制备人造燃油的主流方法。该方法的两个步骤可以合并在一起,称为加氢热解处理。这一过程通常需要向反应中持续供氢,造成运行费用显著增加。氢气没有自然来源,工业上通常通过甲烷蒸汽重整制备。与之相比,甲烷作为天然气的主要成分,易于从自然界中获取,成本低廉。本研究旨在直接以甲烷替代氢气作为还原剂,在所开发低成本催化剂的作用下,用于脱除生物质中的含氧物质,提高燃油热值的同时大幅降低了运行费用。甲烷本身可以被转化为更为高级的碳氢化合物,增加液态燃料的产量。另外,前述加氢分解过程中产生的固相残碳排出后通常被用于气化产生合成气或燃烧供能等其他反应。不同于这些单独的处理途径,我们提出使用一步法同时转化生物质高温分解产生的残碳和挥发性物质为合成气和液态燃料。在此过程中,残碳在同时加入的气化催化剂的作用下,被水蒸气或二氧化碳(产生于挥发性物质的甲烷脱氧过程)转化为气态产物。更进一步,这些气化催化剂将与改质催化剂通过技术手段结合成为多功能催化剂。为保证所提出的催化工艺能够实现,我们设计开发了一种新颖的,配备一个管式反应器和两个旋风分离器的循环流化床反应装置。该反应装置的特点是可以实现生物质连续进样和灰分连续排出,同时保证催化剂和未反应的固态生物质可以循环使用,以减少催化剂补充,延长停留时间,改善燃料转化效率,使其具有很好的工业化应用前景。
 
  本项目目前已通过利用加拿大自然科学和技术研究委员会(NSERC)的资金扶持在实验室取得了重大的技术突破,并已在理论和实验层面上证实了本项创新技术的可行性。目前期待有前瞻性战略眼光的合作伙伴加盟,一道为尽快实现本技术走出实验室,实现大规模工业化应用而共同奋斗,最终实现利益共享。