适宜增压流化床操作参数提高生物质热气化气合成甲烷-农业工程学报.PDF

第 31 卷 第 2 期 农 业 工 程 学 报 Vol.31 No.2 2015 年 1 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jan. 2015 241 适宜增压流化床操作参数提高生物质热气化气合成甲烷效率 1,2 1※ 1 1 冯 飞 ，沈来宏 ，肖 军 ，吕 潇 （1. 东南大学能源与环境学院能源热转换及其过程测控教育部重点实验室，南京 210096 ； 2. 南京化工职业技术学院机械技术系，南京 210048 ） 摘 要：生物质热化学气化制取甲烷是人工获取代用天然气的重要方式之一，其中生物质热气化气合成甲烷是该技术的 关键步骤之一。在自行设计的增压流化床反应系统上，开展生物质气化气合成甲烷的试验，分别研究了反应温度、反应 压力、空速和氢碳比对甲烷生成速率和 CO 转化率的影响。结果表明，在增压流化床反应器上可高效的合成甲烷，最大 甲烷生成速率超过3.2 mol/(L·h)，CO 转化率超过 80%。提高反应温度有利于甲烷生成速率和CO 转化率的提高，且当反 应温度在 350℃左右时达到最大值；反应压力对甲烷化过程有很大影响，提高反应压力有利于甲烷化过程；随着空速的 增大，甲烷生成速率增加，但是 CO 转化率会下降；而甲烷生成速率和 CO 转化率则随着氢碳比的增大而增大。为获得 -1 ，氢碳比在 3 附近，反应压力可取 较高的甲烷生成速率和 CO 转化率，适宜的反应温度在 350℃左右，空速在 10 000 h 在 0.3 MPa 左右。该研究结果将为进一步研究生物质热化学气化制取甲烷奠定基础。 关键词：天然气；甲烷；流化床；生物质热气化气 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2015.02.034 中图分类号：TK6 文献标识码：A 文章编号：1002-6819(2015)-02-0241-05 冯 飞，沈来宏，肖 军，等. 适宜增压流化床操作参数提高生物质热气化气合成甲烷效率[J].农业工程学报，2015， 31(2)：241－245. Feng Fei, Shen Laihong, Xiao Jun, et al. Improving methane production efficiency from biomass product gas via pressurized fluidized bed system[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(2): 241 －245. (in Chinese with English abstract) 其中甲烷化反应是强放热反应，也是体积缩小的反 0 引 言 应，因此对反应器能否及时移除反应热提出了很高的要 天然气由于其相对低碳环保故在化石能源的利用中 求，同时对催化剂的热稳定性和使用温度范围也是要求 受到重视，且极有可能成为未来几十年人类最为倚重的 苛刻。甲烷化反应器主要包括固定床和流化床反应器， 能源形式。然而天然气资源的有限性又带来了严重的供 其中流化床反应器放热性能好、床温稳定，且能大大减 需矛盾，开发新的天然气来源即通过人工的方式来获得 小催化