含硫生物质气化气催化燃烧的实验研究

论文摘要

基于生物质气化的B/IGCC发电技术适合大规模开发利用生物质资源，发电效率较高，是生物质利用的主要方式。催化燃烧可使低热值气体燃料在较低的温度下保持稳定燃烧，同时可有效抑制燃烧过程中NO X、 CO及UHC的生成与排放，是一种高效、清洁、安全的能源利用方式。然而，由于气化气组分复杂且含有一定量的硫、碱金属等杂质成分易导致催化剂中毒失活，使其实际应用受到限制。因此，开发具有良好的低温催化活性和高温热稳定性及抗硫、碱金属中毒的催化剂体系是目前催化燃烧研究的热点和难点。本文制备了Pt和Pd负载LaAl1919O199和La0.5Ba0.5Mn0.5Fe0.5Al1919O199六铝酸盐整体式催化剂，借助XRD和BET对其进行了表征，同时考察了催化剂作用下模拟生物质气化气的燃烧特性及气化气中通入H2S后对可燃组分催化燃烧的影响，通过暂态实验研究了催化剂失活后的可逆性。结合失活样的XPS、SEM和FTIR表征结果，初步分析催化剂硫中毒的机理。结果表明，实验制备的催化剂在19200℃焙烧后仍能保持较高的比表面积，说明其具有很强的高温稳定性和抗烧结能力。焙烧后样品的XRD图谱出现较强的六铝酸盐衍射峰，晶相结晶度增大且结构单一，无杂质相生成。分别负载贵金属后检测到了微弱的Pt和PdO的晶相衍射峰。催化活性实验结果表明贵金属负载催化剂活性优良，明显降低了可燃成分的起燃温度，使其在低温下迅速起燃。贵金属活性组分不同，催化活性也有差别，低温下Pd的催化活性明显优于Pt。同时Pd和Pt两种负载催化剂在抗硫中毒性上表现也是不同的，Pd负载下对CO、H2的燃烧影响较小，对CH4影响稍大。反之，Pt对CH4的点燃几乎无影响，对CO、H2的影响则稍大，LBMFHA催化剂失活最为严重。推测Pd/Pt双金属负载型催化剂可以成为一个很好的抗中毒催化剂应用在低热值气体催化燃烧领域。暂态实验表明，由此可知催化剂中毒后活性可再生，且失活和再生过程是比较迅速的。由表征结果推知催化剂中毒主要是通过形成的硫酸盐成分在表面沉积，覆盖活性位，导致活性位转变成钝性的表面硫酸盐，从而引起催化活性的下降。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 催化燃烧技术简介
• 1.3 催化燃烧用催化剂
• 1.4 本文研究内容
• 2 催化剂的制备与表征
• 2.1 引言
• 2.2 催化剂的制备
• 2.3 催化剂的表征结果与分析
• 2.4 本章小结
• 3 催化活性实验研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验装置与步骤
• 3.3 实验结果与分析
• 3.4 本章小结
• 4 催化剂中毒后的表征
• 4.1 引言
• 4.2 催化剂的表征
• 4.3 表征结果与分析
• 4.4 催化剂 S 中毒失活机理
• 4.5 本章小结
• 5 全文总结及工作展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 1