微型流化床中焦油热裂解和水蒸气重整的反应特性及动力学对比

采用微型流化床反应分析仪(MFBRA)考察了不同温度(T,750～950℃)和水蒸气分压(SP,10％～30％)下生物质焦油水蒸气重整过程中的气体生成、气体产物中总碳转化和焦油转化等反应特性,求算反应动力学,并与焦油热裂解特性进行比较.在热裂解过程中,随温度增加,各气体(H2、CH4、CO、CO2)产率和气体产物中的总碳转化率增加,反应时间缩短.而在焦油水蒸气重整过程中,等温下的反应时间明显延长,且H2、CH4、CO产率和气体产物中的总碳转化率显著提升,而CO2产率在850℃时有最大值.在焦油水蒸气重整过程中,不仅有焦油裂解,还有裂解产物与水蒸气的反应,促进碳转化.在950℃、SP=30％条件下,气体产物中的总碳转化率达到92.34％.水蒸气作用下,气体组分的产率和气体产物中的总碳转化率增加,而等温条件下的反应速率下降.水蒸气分压对各气体组分的影响具有差异性.随分压增加,CO、CH4的生成速率和气体产物中的总碳转化的反应速率增加;H2生成速率逐渐下降,速率稳定段扩大;CO2生成速率在850℃时有最大值.采用均相模型求取焦油水蒸气重整反应过程中的活化能,气体产物的生成活化能(H2、CO、CO2和CH4)、气体产物中的总碳转化及焦油转化的活化能明显偏低,分别为90.10、42.01、58.56、64.92、61.44和63.26 kJ/mol,对应数值明显小于焦油热裂解,说明水蒸气对焦油重整反应的促进作用.最后,将焦油热裂解动力学数据与文献数据对比,验证了MFBRA对焦油水蒸气重整反应测试的可行性和分析结果的准确性.