Wiley жаңартылатын энергия
Синтетикалық газдан сутегін алу
жүктеу/скачать 4,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| 11.5.2 Синтетикалық газдан сутегін алу
Соңғы бірнеше жылдарда биомұнайдың бу риформингі тәсілімен салыстырғанда сутегін синтез- газ көмегімен өндіру бойынша алдағы жұмыстар туралы хабарланған. Газдандыру процесінде биомасса толығымен неғұрлым таза газ тәріздес өнімдерге айналады. Газдандыру бу арқылы жүреді , өйткені газ шығаратын агент сутекке байытылған газдың өндіруілуіне себеп болады. Будың қатысуымен жүретін сулы газ конверсиясының реакциясы және буды түрлендіру сутегінің жоғары шығуына әкеледі. Егер газдандыру процесі кезінде жасайтын көміртегі диоксиді процесс кезінде тұтылса, онда биомасса көмірқышқыл газдың шығарылуының теріс көзі болып саналуы мүмкін. Осылайша, көмірқышқыл газды ұстау процесінде биомассаны булы газдандыру сутегін тұрақты өндіру үшін перспективалық нұсқасы болуы мүмкін. Сорбенттер қатты негізде көміртек диоксидін сіңіру кезінде әр түрлі пайдалану артықшылықтарға ие екені анықталды. Олар басқа сұйық сорбенттер әрекет ете алмайтын жерде жоғары температура кезінде жоғары сіңіру коэффициентіне ие. Мұндай сорбенттер типі болып родий, алюминий оксиді, никель негізіндегі қатты абсорбент негізінде, доломиттер және CaO табылады. Металдар негізіндегі сорбенттер қымбат әрі экономикалық тұрғыда тиімсіз, Ал кальций оксиді арзан және өте таралған. Ол өте жоғары температурада көмірқышқыл газын сіңіру үшін тиімді сорбент болуы мүмкін. Ачарья және авторластар CaO сорбенттері және олардың әр түрлі жұмыс параметрлеріне (будың биомассаға қатынасы, температура және СаО-ның биомассаға қатынасы) әсері қатысуымен биомассаның булы газдандыруынан сутегінің пайда болуы шамасын анықтау үшін тәжірибе жүргізді [7]. 54,43% дейінгі сутегі концентрациясы бар газды қайта өңдеу өнімі бу/биомасса = 0,83, СаО/биомасса = 2, Т = 670°С қатынасы кезінде алынды. CaO/биомасса = 2 мөлшері кезінде көмірқышқыл газдың CaO-сыз газдандырумен салыстырғанда концентрациясының 93,33%-ға төмендеуі анықталды. Ең озық қондырғылардың бірі Швецияда "Биомассаның газдандыру Орталығында Växjö Värnamo" (VVBGC) биомассаның газдандыру технологиясының орындалатындығын көрсетеді. Оның биоотында жұмыс істейтін 18 МВт/сағ-пен аралас газдандыру циклымен бу генераторлық қондырғысы бар (IGCC) (аралас жылу энергиясы). Бұл қондырғы сутегімен байытылған таза синтетикалық газды (синтез-газ) биомассаны газдандыру негізінде будың қысымымен немесе кейін тазартылу мен байытылумен оттегіні үрлеумен өндіру екендігін көрсетеді. Бұл жағдайда сутегіні синтез-газда ұстау көлемнің 35% до 45% аралығына дейін жетуі мүмкін. Мароно және басқалар (2010) Fe-Cr WGC катализатордың каталитикалық белсенділігін СО конверисиясы мен Н2 пайда болу тарапынан зерттеді [8]. Шикізат құрамы, көлемді жылдамдық мен будың СО-ға қатынасын қосқанда, негізгі жұмыс параметрлерінің катализатордың белсенділігіне әсері зерттелді. Бұл зерттеуде берілетін газдағы (44 - 60% құрғақ салмақ) СО-ның жоғары болғанына қарамастан, 10-17% (құрғақ салмақ) аралығындағы шығу газында және реактордан көлемі 3%-дан төмен СО концентрациясын сутегінің құрамын арттыруды қамтамасыз ете отырып, 350–450°C аралық температурада кезінде катализатор өте жақсы сипаттамалар көрсетті. Никель негізіндегі, әр түрлі Ce/Ni жүктеулермен (0,17-ден 0,84-ге дейінгі аралықтағы молярлық қатынас) кремний диоксиды (Ni/SiO 2 ) негізінде бірнеше катализаторлар бірлескен қарапайым қанықтыру тәсілін пайдаланумен және дайындалды және синтез-газды метанды ішінара қышқылдануымен СО2 риформингімен араластыра алу үшін қолданды [9]. Құрамында церий бар катализаторлардың арасында церийге бай катализаторлар құрамында аз көлемде церий бар катализаторларға қарағанда жоғары белсенділікті және тұрақты болып шықты. Температуралық- программалауды қалпына келтірудің (TPR) және спектроскопияның ультракүлгін және көрінетін шашыраудың (DRS) талдауы CeO 2 -ні қосу Ni мен тасымалдаушының арасындағы химиялық қатынастың төмендетуін көрсетті. Ол қалпына келушілік пен Ni дисперсиясын арттыруға әкеледі. NiCe-x/SiO2 (x = 0,17, 0,50, 0,67, 0,84) катализаторларында TPR бағыттарында қалпына келтіру шыңы молярлық қатынастың артуымен Ce/Ni жоғары температура бағытына қарай ауысуда. Бұл қалпына келтірілген металл никель катализаторларының кіші мөлшерімен түсіндіріледі. Реакцияланудан кейінгі катализаторлар үшін көрінетін электронды микроскопия (КЭМ) және рентген дифракциясы (РД) үдеткіш метал никельдің молекулаларын ұстап тұрады және реакцияның жоғары температурасында метал бөлшектерінің өсуін тоқтатады. NiCe-0,84/SiO 2 катализаторы NiCe- 203 0,84/SiO2 -дің шағын өлшемді үздіксіз молярлық қатынасымен тұрақты белсенділікті 6-сағаттық реакция ішінде көрсеткен. Онымен қоса 850°C және атмосфералық қысым кезінде метанның жартылай тотығуымен CO 2 риформингі үйлестіруімен. Батареяларды отын элементтерімен ауыстыру тасымалды құрылғыларды қуаттандыру үшін перспективалық амал болып табылады. Алайда, сутегі отынын өндіру мен сақтау бұл технологияны жақтауда қиындықтарды қиындықтар кездеседі. Бұл мәселенің ықтимал шешімі - қаныққан отын-ауа қоспасы сутекке бай синтез-газға айналатын жердегі отын риформингі болып табылады. Смит және авторластар (2012) синтез-газға реактивті отын (Jet-A) мен бутанолдың конверсиясын келесі жолмен зерттеді: кеуекті ортасы бар (кең диапазондағы кіре берістегі жылдамдық пен баламалылықтың қатынасы жұмыс істеп тұрған) реакторда катализаторлық емес фильтрациямен жану [10]. Бұл зерттеу синтез-газды өндіру, сутегінің шығуы, көміртегі тотығуының шығуы және энергияны түрлендіру тиімділігінде тоғыстырылды. Бұл зерттеу катализаторлық емес тәсілмен синтез-газға айналдыру үшін бұл отын түрлерінің ықтималын анықтау және синтез-газды өндіру кезінде фильтрация процесін түсінуді жақсартуға бағытталды. Газдандыру - бұл ағын сулар тұнбасы энергиясын пайдаға асыру перспективалық баламалы үдерісі (процесс). CaO көмір, биомасса және тұнба газдандыруымен өндірілетін синтез-газда H2 құрамын арттыра алатын тиімді қоспа ретінде теңестірілді. Кальций гидрототығы (CaO) сүзгі-прессте ағын сулар тұнбасын тазарту үшін белгілі бір нормаға сәйкестендіретін кең қолданыстағы қоспа болып табылады кеңінен қолданылатынын есепке ала отырып, Лью мен авторластар синтез-газдың жоғары тиімділігін зерттеді. Әсіресе, CaO-мен араласытрылған құрғақ сорғытылған тұнбаның және белгілі бір нормаға сәйкестендіру қоспасы ретінде сорғытылған CaO құрғақ тұнбаның катализаторлық бу газдандыруы кезінде H 2 шығуы жайында [11]. Тәжірибелер тиісінше 873 К, 973 және 1073 К электрлік қыздырылған реактор кезінде орындалған. Нәтижелерге сәйкес, белгілі бір нормаға сәйкестендіру CaO қоспасы CaO қоспасына қарағанда синтез-газ бен H2 өндіруін әлдеқайда жақсартты. XRD және SEM-EDX көмегімен орнатылды: белгілі бір нормаға сәйкестендіру СаО қоспасы толығымен Ca (OH) 2 -ға ауысады, ал бұл кезде CaO сияқты қоспа CaO түрінде көбінесе ұсынылған. Бұдан басқа, белгілі бір нормаға сәйкестендіру CaO қоспасының Ca түрлері тұнбаның матрицасы бойынша біркелкі үлестірілген. Бұл кезде Ca түрлері CaO қоспасымен бастапқы күйін біркелкі емес үлестірумен сақтады. Олардың екеуі де H 2 пайда болуын шығарылған газбен бірнеше дәрежеге дейін катализаторлық термиялық шайыр крекингі байланысу жолымен ұлғайта алатын еді. Бұған қосымша, РФЭС талдауы мен қуыстық құрылымның талдауы CaO қоспасымен салыстырғанда белгілі бір нормаға сәйкестендіретін CaO қоспасы қуыстың қалыптасуы кезінде қолайлырақ екендігін көрсетті және оның C-C байланысы мен C-H байланысын жартылай ыдырауды ынталандыру үшін үлкен ықтималдылық болды. Ол органикалық макромолекулалардың салыстырмалы түрде шағын молекулаларға ыдырауына әкеледі. Олар газ тәрізді өнімдерге жеңілірек түрлене алады. Бұл газдандыру процесінде желдеткіш кальций оксиді тұнбасында Са қайта қолдану пайдалы екендігін көрсетеді. жүктеу/скачать 4,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|