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基于化学链的中药废渣气化利用技术研究

【摘要】:能源一直是人类赖以生存和发展的重要资源,截至2017年,我国已连续17年成为全球能源消费增量最大的国家。由于我国人口多,能源需求大,面临着巨大的供给压力。我国是中药生产大国,每年产生中药渣数千万吨,多以堆填处理,如何实现废弃药渣的资源化利用是目前面临的一项重要任务。化学链气化技术无需空分,可低成本生产高质量合成气,是目前气化技术发展的重要趋势。将化学链技术应用在废弃中药渣的气化,实现其资源化利用是一项较有潜力的中药渣处理技术。本文利用同样是工业废料的赤泥作为载氧体,通过热重分析仪、流化床反应器开展了系列研究。首先对赤泥载氧体的煅烧温度进行了筛选,煅烧温度分别为1050℃、1150℃、1250℃,以N_2与CO的混合气作为还原气体,通过热重分析仪进行测试分析,最终遴选出煅烧温度为1050℃的载氧体作为气化反应的载氧体。通过热重实验测试中药渣燃料与赤泥载氧体预先混合的样品发现载氧体对中药渣的气化有着一定的积极作用,在800℃到升温终止并恒温的区间内,促进了CO_2对中药渣内固定碳的反应。为了进一步探索更加合适的气化反应条件,在立式管式炉中进行了小型流化床实验,综合实验结果来看,载氧体质量:中药渣质量=4:1比较有利于制取H_2、CO合成气,其它比例样品生产的合成气中CO比例较高而H_2比例过低。在反应温度的选择上,以950℃较好,当反应温度过低时载氧体无法发生反应,且中药渣热解不充分,合成气产量较低。对于通入水蒸气来说,当水蒸气流量为3 g/min时,生成的合成气产量较高,且水蒸气的通入有利于H_2的生产,更加有利于制取合成气。最后,通过XRD、SEM、EDS、BET等表征分析,对反应前后的载氧体理化性质演变进行深入分析,结果表明,反应前后赤泥载氧体的晶体结构相对稳定,还原后载氧体中铁元素以Fe_3O_4形式存在,水蒸气的加入有利于载氧体孔隙结构的保持,可以看出赤泥载氧体是比较理想的气化载氧体。

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