项目名称: 生物油重质组分链式循环反应制氢及协同减排二氧化碳的基础研究

项目编号: No.51476035

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 能源与动力工程

项目作者: 肖睿

作者单位: 东南大学

项目金额: 90万元

中文摘要: 生物质全组分高值化利用是生物质利用领域难点和热点问题。研究表明,生物油轻质组分(水相)可通过催化加氢制备高品质液体燃料和化学品,而重质组分(油相)则难以高值化利用。本项目提出了以生物油重质组分为原料,通过还原-制氢-氧化链式循环反应制氢并协同减排二氧化碳的新途径,与传统重整制氢工艺相比,该方法不需要重整装置、水汽变换装置、二氧化碳脱除和氢气净化装置以及空气分离等高耗能设备,简化了系统的工艺流程,提高了能量利用效率。围绕这条新型技术路线,通过实验研究和理论分析揭示生物油重质组分化学链制氢的反应机理与调控机制,获得颗粒孔内扩散与吸附强化对铁基载氧体深度还原的影响规律,探索载氧体积碳形成机制与有效抑制方法,以及生物油中碱金属对载氧体的作用机制,掌握三联反应器间的流动与能量匹配规律,建立生物油重质组分循环反应制氢协同减排二氧化碳的理论基础。

中文关键词: 生物质重质组分;制氢;二氧化碳捕集;链式循环反应;基础研究

英文摘要: Biomass totally-converted to high-value products is a hard and hot issue in the biomass utilization area.Bio-oil light fraction (water-soluable phase)can be converted to high-quality liquid fuels and chemicals via catalytic hydrotreatment, but the heavy fraction (oil phase)is hard to utilize effectively. In this proposal, we proposed a novel hydrogen production processing from bio-oil heavy fraction by reduction,oxidation, and hydrogen production reactions. In this processing, CO2 can be inherently captured.Compared to other hydrogen-production technologies, this processing is significantly simplified because lots of reactors are not required such as bio-oil reformer, water-gas shift reactor,CO2 separator, hydrogen clean-up, and air separator.The energy utilization efficiency is greatly increased.In this work, the reaction mechanisms and pathways of chemical-looping hydrogen production will be investigated to obtain the effects of internal diffusion and diffusion intensified on oxygen carries deep reduction by theoretical and experimental studies.The carbon formation on oxygen carries and prevention method, and the alkali metal in bio-oil and its interaction with oxygen carries will be also studied. The hydrodynamics of three-coupling reactor will be studied to achieve the method to control the energy distribution via adjustment the soilds circulation among three reactors.The theory and method of the bio-oil heavy fraction hydrogen production and CO2 inherent capture will be built after the investigations.

英文关键词: Bio-oil heavy fraction;Hydrogen production;CO2 capture;Chemical-looping;Fundamental investigation

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