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炭素質固体ナノ細孔表面における芳香族分子の熱化学と資源変換プロセスへの応用

碳质固体纳米孔表面芳香分子的热化学及其在资源转化过程中的应用

基本信息

批准号：
07J00080
负责人：
細貝聡
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

並行流二段流動層バイオマス水蒸気ガス化プロセスを想定し,実験室規模の流動層反応器を用いてバイオマス水蒸気ガス化実験をおこない,その実験結果を元に熱・物質収支に基づいたシミュレーションを行い想定ガス化プロセスが熱的に自立可能であるかを評価した。スギおよびサトウキビバガスをバイオマス試料とし,700〜850℃に保持した多孔質アルミナ粒子流動層に連続供給した。バイオマス試料は流動層内で迅速に熱分解しチャーおよび揮発成分を生成し,チャーは流動層内に蓄積するいっぽうで揮発成分は多孔質アルミナ表面においてガスおよびコークへと改質した。多孔質構造を持つ炭素がタールの改質に対して非常に高い活性を示す事は昨年度の研究から明らかになっており,多孔質アルミナをテンプレートとして表面析出コーク量が増加するにつれて特に3環以上の芳香族化合物収率が減少し,炭素基準収率で0.01%以下に低減できた。これはタールの改質生成物であるコークがタールを自触媒的に改質することを示す結果である。多孔質アルミナに蓄積するコークは最終的に細孔を閉塞し失活するが,燃焼して再生が容易である。コークおよびチャーの燃焼により生成する熱を,多孔質アルミナを熱媒体として水蒸気ガス化に必要な熱として供給する並行流二段流動層バイオマスガス化プロセスでは,コークおよびチャー燃焼による発熱量と水蒸気ガス化の吸熱量のバランスが,プロセス全体の効率を左右する。上記流動層反応器におけるバイオマスガス化実験の結果を元に,熱・物質収支に基づくシミュレーションを行った。改質温度が高く水蒸気バイオマス比が低い場合,チャーおよびコークのガス化か進行し,コークおよびチャーの燃焼による発熱量が水蒸気ガス化の吸熱量を下回り,吸熱を補えなくなるが,生成ガスの一部を燃焼して吸熱を補うことによりプロセスの冷ガス効率を約80%に保ちながら,熱的に自立が可能であることを示した。

2-stage parallel flow reactor for water vapor generation and evaluation of the possibility of heat generation The porous particle flow layer is maintained at 700 ~ 850℃ and continuously supplied. The sample is rapidly thermally decomposed in the fluidized bed, and volatile components are generated, accumulated in the fluidized bed, and modified in the porous surface. The improvement of porous structure and carbon properties is very important for high activity. In the past year's research, the amount of porous carbon particles deposited on the surface increased, and the yield of aromatic compounds with more than 3 rings decreased, and the carbon reference yield decreased by 0.01%. The results of this modification are shown below. Porous materials accumulate in pores and are easily regenerated. The heat generated by combustion of porous materials is necessary for heat transfer and water evaporation, and the heat absorption rate of porous materials is controlled by the two-stage flow layer of parallel flow. Note that the fluid layer reactor has a high temperature and a high temperature. When the modification temperature is high and the water vapor ratio is low, the heat transfer proceeds, the combustion proceeds, the heat transfer proceeds, the heat absorption proceeds, a part of the heat transfer proceeds, the combustion proceeds, the heat absorption proceeds, the cooling efficiency proceeds to about 80%, and the heat self-reliance proceeds.