旋轉(zhuǎn)弧等離子體轉(zhuǎn)化甘油、油脂制合成氣研究.pdf

1、廢棄油脂是在餐飲業(yè)中產(chǎn)生的不能再食用的油脂，我國(guó)每年產(chǎn)生廢棄油脂500多萬(wàn)噸，不僅造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，更容易引發(fā)各種社會(huì)問(wèn)題。粗甘油是生物柴油生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的最主要的副產(chǎn)物，其產(chǎn)量已嚴(yán)重過(guò)剩。目前對(duì)廢棄油脂和粗甘油的處理工藝面臨著諸多問(wèn)題，因此開發(fā)一種綠色高效的新工藝是解決廢棄油脂和粗甘油資源化利用難題的關(guān)鍵。熱等離子體具有高溫、高焓、活性粒子密度大的特點(diǎn)，可將廢棄油脂和粗甘油直接轉(zhuǎn)化為合成氣，其工藝流程短且無(wú)需催化劑，是一種極具發(fā)展前

2、景的處理廢棄油脂和粗甘油的新方法。本文采用自制的旋轉(zhuǎn)弧等離子體炬/反應(yīng)器開展轉(zhuǎn)化粗甘油和廢棄油脂制合成氣的研究，系統(tǒng)考察了操作參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)化效果的影響，為開發(fā)綠色高效的廢棄油脂和粗甘油制合成氣技術(shù)提供必要的依據(jù)。
　　以甘油/水混合物作為粗甘油的替代物，考察了輸入功率、進(jìn)料速率、水/甘油質(zhì)量比和磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)甘油轉(zhuǎn)化過(guò)程的影響。研究結(jié)果表明，主要?dú)怏w產(chǎn)物為CO、H2、 CO2和烴類，其中CO和H2可占?xì)怏w產(chǎn)物總量的92.17vol％～9

3、7.78vol％。隨著輸入功率的增大或進(jìn)料速率的減小，H2含量增加而CO2和烴類含量減少，碳轉(zhuǎn)化率可增加至100％，能量轉(zhuǎn)化效率存在最大值64.54％。增加水/甘油質(zhì)量比后氣體產(chǎn)物中H2和CO2含量增加而CO和烴類含量減少，能量轉(zhuǎn)化效率和合成氣收率降低，碳轉(zhuǎn)化率不變，H2/CO摩爾比由1.49增加到1.95，可用于后續(xù)合成二甲醚。磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)大豆油轉(zhuǎn)化效果的影響很小，主要起保護(hù)陽(yáng)極的作用。與其它形式的等離子體轉(zhuǎn)化粗甘油相比，本文的碳轉(zhuǎn)化

4、率和合成氣收率更高，氣化效果更好。經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析，生產(chǎn)H2/CO摩爾比為1.5的合成氣，最佳條件為輸入功率/進(jìn)料速率0.21 kW/(g· min-1)，水/甘油質(zhì)量比0.18。此條件下碳轉(zhuǎn)化率為99.27％，能量轉(zhuǎn)化效率為64.39％，H2/CO摩爾比為1.48，CO和H2的收率為91.06％和82.33％，合成氣的成本為1.58元/Nm3。
　　以大豆油作為廢棄油脂的替代物，考察了輸入功率、水/大豆油質(zhì)量比、磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)大

5、豆油轉(zhuǎn)化過(guò)程的影響。與甘油轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)類似，氣體產(chǎn)物主要為CO、H2、 CO2和烴類，CO和H2占?xì)怏w產(chǎn)物總量的89.30vol％～95.08vol％，略低于轉(zhuǎn)化甘油所得合成氣。增加輸入功率，碳轉(zhuǎn)化率增加到98.53％，能量轉(zhuǎn)化效率在17.86 kW時(shí)有最大值72.86％。由于氣體產(chǎn)物組成變化較小，H2/CO摩爾比在2.45～2.68之間。水/大豆油質(zhì)量比主要影響氣體產(chǎn)物組成和能量轉(zhuǎn)化效率，對(duì)碳轉(zhuǎn)化率的影響很小。增加水/大豆油質(zhì)量比，CO和

6、H2收率下降，H2/CO摩爾比由2.13增加到2.58，可用于后續(xù)合成甲醇或費(fèi)托合成。磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)大豆油轉(zhuǎn)化效果的影響很小。生產(chǎn)H2/CO摩爾比為2～2.5的合成氣，最佳工藝條件為輸入功率/進(jìn)料速率為0.17 kW/(g· min-1)，水/大豆油質(zhì)量比為1.38。此條件下碳轉(zhuǎn)化率為86.28％，能量轉(zhuǎn)化效率為72.86％， H2/CO摩爾比為2.56，CO和H2的收率為59.46％和76.93％，合成氣成本1.39元/Nm3，低于甘油