稻壳-甘油共气化制合成气实验研究

KO H 作用下稻壳制备高比表面积活性炭的研究3陈景华1,侯贵华2(1　盐城工学院研究生培养处,盐城224051;2　盐城工学院现代分析中心,盐城224051)摘要 以稻壳为原料、KO H 为活化剂,制备了高比表面积活性炭,研究了活化剂用量、活化温度和活化时间对活性炭吸附性能的影响。

研究结果表明,活化剂与稻壳的质量比为3∶1,在800℃活化1h ,制得的活性炭碘吸附值为1520.32mg/g ,亚甲蓝吸附值为3442.50mg/g ,比表面积为2027.42m 2/g 。

SEM 和XRD 观察发现,干馏过程及活化过程的共同作用使活性炭产生多孔结构。

关键词 稻壳　KO H 活性炭　吸附值　比表面积Preparation of Active C arbon with High Specif ic Surface Area fromRice H usks via K O HC H EN Jinghua 1,HOU Guihua 2(1　Department of Graduate Cultivation ,Yancheng Institute of Technology ,Yancheng 224051;2　Center of PhysicalTesting and Chemical Analysis ,Yancheng Institute of Technology ,Yancheng 224051)Abstract The active carbon with high specific surface area is prepared by activating the carbonized rice husks by using KO H as the activation agent.The effects of such factors as the ratio of activation agent to rice husks ,the ac 2tivation temperature and time upon the adsorption properties of active carbon are investigated.The optimum prepara 2tion conditions are determined as follows :the ratio of the activation agent to rice husks being 3∶1,activation tempera 2ture and time being 800℃and 1h ,respectively.The iodine adsorption value and methylene blue adsorption value are 1520.32mg/g and 3442.50mg/g respectively.The specific surface area of the prepared active carbon is 2027.42m 2/g.The morphology and structure of active carbon are observed by SEM and X 2ray.The carbonization and activation process together produce porous structure.K ey w ords rice husks ,KO H ,active carbon ,adsorption value ,specific surface area　3江苏省自然科学基金资助项目(B K2003038);江苏省高校自然科学研究计划项目(06K JD430198)　陈景华:女,1963年生,副教授,硕士,主要研究方向为生态环境材料　Tel :0515288298780　E 2mail :chenjinghua @ 活性炭作为一种活性吸附材料,广泛用于环保、电子、医药、化工和军事等领域。

2017年第36卷第11期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·4017·化 工 进展稻壳在水蒸气中气化实验研究李洪亮1，2，李金鸿1，李彦豪1，方书起1，2，陈俊英1，2，刘利平1，2，白净1，2（1郑州大学化工与能源学院，河南 郑州 450001；2生物质炼制技术与装备河南省工程实验室，河南 郑州 450001）摘要：在流化床实验装置上以水蒸气为气化剂，对稻壳进行热解气化的实验研究,分别考察单因素反应温度（500～700℃）、蒸气流量（7～11kg/h ）和进料速率（1.2～3.6kg/h ）对产气率及其主要组分（H 2、CO 、CH 4、CO 2）的影响。

实验结果表明：温度的升高可提高气化气产率及气体组分中CH 4和H 2的含量，同时降低了CO 2的含量，随温度升高，CO 的含量呈先增加再降低的趋势。

蒸气流量和进料速率的增加对产气率影响分别在500℃和700℃呈现出了不同的规律，说明了在不同反应温度下床内起主导作用的反应不同。

在700℃，随蒸气流量和进料速率增加，气化气中H 2、CO 和CO 2的含量都有小幅度变化，CH 4体积分数稳定在12%左右。

在条件考察范围内，当反应温度为700℃、蒸气流量为7kg/h 、进料速率为1.2kg/h 时，产气率和H 2体积分数分别有最大值，为725L/h 和18.05%。

关键词：气化；流化床；稻壳；水蒸气中图分类号：TK6 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）11–4017–05 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0330The research of rice husk gasification in steamLI Hongliang 1，2，LI Jinhong 1，LI Y anhao 1，F ANG Shuqi 1，2，CHEN Junying 1，2，LIU Liping 1，2，BAI Jing 1，2（1School of Chemical Engineering and Energy ，Zhengzhou University ，Zhengzhou 450001，Henan ，China ；2.EngineeringLaboratory of Henan Province for Biorefinery Technology and Equipment ，Zhengzhou 450001，Henan ，China ）Abstract :The rice husk gasification experiments were performed in a fluidized bed gasifier with steam as gasifying agent. The effects of reaction temperature （500—700℃），steam flow rate （7—11kg/h ）， and feed rate （1.2—3.6kg/h ）on gas yield and the compositions of the main components （H 2，CO ，CH 4，CO 2）were investigated ，respectively. The results showed that the higher reaction temperature could lead to higher gas yield and higher content of H 2 and CH 4. With the increase of the reaction temperatures ，the content of CO first decreased then increased. The effect of the increase of steam flow and feed rate on gas yield at 500℃ and 700℃ was not the same ，which indicated that the leading reactions in the fluidized bed at different reaction temperature were different . At 700℃，the increase of the steam flow and feed rates did niot change the content of H 2，CO ，and CO 2 significanly ；and the volume fraction of CH 4 remained about 12%. Within the scope of the experimental conditions ，when the reaction temperature was 700℃，steam flow 7kg/h ，and feed rate 1.2kg/h ，the gas yield and the volume fraction of H 2 reached the maximum values of 725L/h and 18.05%，respectively. Key words ：gasification ；fluidized-bed ；rice husk ；steam当今化石燃料消耗增加，能源紧缺成为人类发展面临的最大生存挑战之一，生物质能源作为可持续能源，在未来有望替代化石燃料，发挥重要作用。

废弃稻壳压缩制取碳棒成型燃料项目可行性研究报告目录第一章总论 (1)1.1项目基本情况 (1)1.2项目效益分析 (1)1.3可研报告编制依据 (2)第二章项目建设的意义和必要性 (3)2.1项目建设的必要性 (3)2.2项目建设的意义 (4)第三章市场需求预测与建设规模 (5)3.1市场分析 (5)3.2项目建设规模 (8)3.3产品 (8)第四章建设条件与厂址选择 (10)4.1区域状况 (10)4.2基础设施条件分析 (16)4.3厂址选择结论 (17)第五章稻壳压缩成型工艺 (17)5.1稻壳碳棒成型技术简介 (17)5.2碳棒成型原理 (18)5.3压缩成型生产工艺 (19)5.4生物质固体成型燃料特性 (24)5.5主要用途与存在问题 (25)第六章项目设计方案 (26)6.1总平面设计 (26)6.2土建设计 (26)6.3电气设计 (28)6.4 主要建筑物及设备汇总 (29)6.5项目建设保障措施 (30)第七章环境保护 (30)7.1编制依据 (30)7.2设计原则 (31)7.3对策和措施 (31)7.4环境影响评价 (32)第八章节约能源 (32)8.1编制依据 (32)8.2设计原则 (32)8.3节能措施 (33)第九章消防 (34)9.1编制依据 (34)第十章职业卫生与劳动安全 (35)10.1编制原则 (35)10.2参考标准 (35)10.3职业卫生 (36)10.4劳动安全 (36)10.5安全卫生评价 (37)第十一章组织机构及劳动定员 (37)11.1组织机构 (37)11.2劳动定员 (38)11.3人员培训 (38)第十二章项目实施进度和招投标 (39)12.1进度安排 (39)12.2招（投）标依据 (39)12.3招（投）标范围 (39)12.4招（投）标方式 (40)第十三章投资估算与资金筹措 (40)13.1编制依据 (40)13.2投资估算 (41)13.3资金筹措 (42)第十四章经济效益预测与财务分析 (43)14.1营业收入 (43)14.2生产成本估算 (44)14.3财务分析 (45)14.4生态效益和社会效益 (46)第十五章结论与建议 (46)第十六章附表 (47)第十七章附图 (48)第一章总论1.1项目基本情况1.项目名称: 废弃稻壳压缩制取碳棒成型燃料项目2.项目承建单位：3.项目负责人:4.项目建设地点:5.项目建设内容及规模:建设稻壳存储罩棚3000 m2，碳棒成品罩棚3450 m2，碳棒加工车间1800m2，年产机制碳棒成型燃料1万吨，配套设备主要有压缩成型机，热风式干燥机等专用设备。

气化稻壳秸秆成分分析报告依照中国人民共和国国标GB/T 17664-1999《木炭和木炭试验方法》执行检测。

1.全水分测定称取一定质量的试样，在102-105℃下干燥至恒量，以所失去的质量占试样原质量的百分数作为全水分。

初始质量/g 烘干质量/g 含水率/% 均值/%稻壳30.16 29.99 0.560.56 30.38 30.21 0.559秸秆30.91 30.37 1.741.715 30.61 30.09 1.692.灰分测定称取一定质量的试样，经干燥称量后放人高温电沪内灰化，然后在800±20℃的条件下灼烧到恒量(冷却后称量)。

以残留物质量占试样原质量的百分数作为灰分。

初始质量/g 灼烧后质量/g 灰分/% 均值/%稻壳1.0482 0.5683 54.2254.35 1.0278 0.5601 54.501.0357 0.5628 54.34秸秆1.0782 0.2718 25.2125.24 1.0352 0.2633 25.431.0365 0.2598 25.073.挥发分测定称取一定质量的干燥试样，放人特制挥发分瓷钳祸中，在850℃的温度下，隔绝空气加热7min，所失去的质量占试样原质量的百分数作为挥发分。

初始质量/g 灼烧后质量/g 挥发分/% 实取值/%稻壳1.0503 0.9991 4.874.87 1.0160 0.9459 6.701.0101 0.9501 5.94秸秆1.0720 0.9286 13.3810.24 1.0348 0.9206 11.041.0209 0.9169 10.24注：此项检测结果，考虑到试验条件的限制，误差较大，按照试验原理，建议取最小值作为基准。

4.固定碳含量测定固定碳含量按照以下公式测定：C= 100-(A+V)式中：C—固定碳(含量)，%；A—试样的灰分，%；V—试样的挥发分，%。

结果如下：稻壳固定碳含量=100-54.35-4.87=40.78秸秆固定碳含量=100-25.24-10.24=64.525.稻壳灰秸秆灰物相分析稻壳灰：由以上分析可知，稻壳灰中主要成分为结晶态的方石英以及鳞石英，另在20°附近出现的馒头状包峰为无定型的SiO2，这可能与烧结以后的冷却方式有关，急冷过程会形成更多的结晶相，而非结晶态的SiO2具有很高的活性可以广泛应用于建材行业以及活性SiO2的提取，因此控制烧结后的冷却制度对于活性SiO2的制备尤为重要。

稻壳与木屑气化制取富氢燃气的试验研究为了追求更加环保、高效、清洁、安全的能源来源，越来越多的人开始关注富氢燃气的制取技术。

富氢燃气，指的是含有较高氢气含量的气体，能够在燃烧过程中产生更加充分的热量，同时也具有更好的环保性能。

在这样的背景下，本文对稻壳与木屑气化制取富氢燃气的试验研究进行了探讨。

一、试验材料与方法1.试验材料本次试验选取的气化原料为稻壳和木屑，在实验开始前需要对这些原料进行多次净化和去杂，以保证实验数据的准确性。

2.试验方法本次试验采用的是固定炉床式气化反应器，其工作温度为700-800摄氏度。

气化反应器中引入氢气和氧气作为气体载体，在一定的操作压力下将原料通过反应器进行气化反应。

在实验过程中，需要对反应器内的各个参数（如温度、气体流量、压力等）进行定时记录和测量，以提高反应器的效率和安全性。

二、试验结果与讨论通过对气化反应器的一系列测量和记录，我们得出了以下结论：1.稻壳气化反应器的效率要高于木屑反应器，其产氢量也更高。

2.对于稻壳和木屑原料，在进行气化反应之前需要进行多次净化以确保反应器的有效操作。

3.氢气与氧气的摩尔比直接决定着反应器产氢量的高低，实验结果表明，氢气与氧气的比例为2:1时，最为适宜。

4.本次试验虽然在稻壳和木屑原料的气化反应上取得了成功，但仍然存在一些问题，如易发生堵塞、气体处理难度大等，这些问题需要更加深入地研究。

通过上述结果和讨论，我们发现在稻壳和木屑气化反应中取得满意成果的同时，也逐渐认识到了这一技术存在的局限和问题，为今后在这一领域持续深入地研究提供了明确的方向。

三、结论在本次试验中，我们通过对稻壳和木屑气化反应的深入研究，成功地制取出了富氢燃气。

实验表明，在相同条件下，稻壳气化反应器的效率要高于木屑反应器，这可能与稻壳所含的碳水化合物相对更多有关。

在实际应用中，我们也需要根据原料自身的特性来选择相应的气化方法。

同时，我们也发现，稻壳和木屑气化反应在工艺上存在一定的局限性和问题，不同的原料、装置、操作方法和器材等，都会对反应结果造成影响。

生物质超临界水气化制氢技术的研究进展引言生物质是一种可再生的资源，在其利用的过程中对大气环境的CO2净排放量为0。

在我国，每年大约产生6亿t农业废弃物（如秸秆、稻壳等）及大量的林业废弃物（木屑等），这些废弃物除部分被作为燃料、饲料、肥料以及工业原材料利用外，还有相当一部分没有得到有效利用。

由于化石能源逐步枯竭及其使用过程中的环境问题，生物质的合理利用引起了人们的广泛关注。

生物质的利用方式主要有气化、热解、液化、发酵以及厌氧消化等，生物质制氢可将大量低品质生物质能转化为清洁的高品质氢能。

超临界水气化（Supercriticalwatergaification，缩写为SCWG）是20世纪70年代中期由美国麻省理工学院(MIT)的Modell提出的新型制氢技术。

超临界水(SCW)是指温度和压力均高于其临界点(温度374.15℃，压力22.12MPa)的具有特殊性质的水。

SCWG是利用超临界水强大的溶解能力，将生物质中的各种有机物溶解，生成高密度、低黏度的液体，然后在高温、高压反应条件下快速气化，生成富含氢气的混合气体。

在超临界水中进行生物质的催化气化,生物质的气化率可达到100%，气体产物中H2的体积百分含量甚至可超过50%,反应不生成焦油、木炭等副产品,不会造成二次污染。

对于含水量高的湿生物质可直接气化,不需要高能耗的干燥过程。

目前国内外有关生物质的超临界水气化研究进行得比较少，主要是由于超临界水气化所需的反应温度和压力对设备和材质的要求较高。

但随着人们对超临界水独特的理化特性的逐步了解,生物质的可再生性、以氢为燃料的燃料电池的高效性等所带来的良好的经济前景和环保优势，使超临界水催化气化制氢技术正日益为人们所重视。

目前,在美国能源部氢能项目的资助下,美国GeneralAtomic公司正在努力将超临界水气化制氢技术推向中试及大规模工业化应用,早在2022年就建立一套工业化示范装置。

1生物质超临界水气化制氢的反应机理及特点1.1反应机理生物质超临界水气化制氢技术中，氢气的生成机理非常复杂，至今还不清楚。

岳金方，任菊荣，孙云娟，等．稻壳炭气化制取富氢气体及富硅材料的研究［Ｊ］．江苏农业科学，２０２２，５０（２４）：１６９－１７４．ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０２２．２４．０２６稻壳炭气化制取富氢气体及富硅材料的研究岳金方１，任菊荣２，孙云娟２，徐　卫２，许　玉２，应　浩２（１．扬州工业职业技术学院，江苏扬州２２５１２７；２．中国林业科学研究院林产化学工业研究所／生物质化学利用国家工程实验室／国家林业和草原局林产化学工程重点实验室／江苏省生物质能源与材料重点实验室，江苏南京２１００４２） 摘要：稻壳是稻谷加工的剩余物，稻壳炭是稻壳热解得到的副产物；稻壳炭中富含碳和二氧化硅，与水蒸气反应可以得到富氢气体，同时得到富含二氧化硅的稻壳灰副产物，具有与硅灰相媲美的高硅火山灰活性，可以作为高性能的无机材料、建筑材料、吸附材料及催化剂载体等高附加值的产品加以利用。

为获得富氢气体及富硅材料，以热解副产物稻壳炭为原料，在固定床反应器中以水蒸气为气化剂气化制备富氢气体，探究稻壳炭的气化反应特性及气化产物分布与温度的关系，调控不同温度条件下的稻壳炭气化反应，通过生成气的组分分析及灰分生成率研究了气化温度对富氢气体产率、组分分布的影响；研究了稻壳炭气化固体剩余物稻壳灰的特性，对其进行ＳＥＭ、ＸＲＤ等表征，分析了其主要成分、表面结构等，研究反应温度对稻壳灰材料结构的影响。

研究结果表明，反应温度的增加使气化产气率、产氢率及炭转化率均增加，９５０℃为最佳产气反应温度，产气率为２．１Ｌ／ｇ生物质，产氢率达到１０７．９１ｇ／ｋｇ生物质，炭转化率为８１．８３％；气化固体剩余物稻壳灰的结构性质的变化趋势，则是反应温度越高，剩余物稻壳灰的灰分含量越高，ＳｉＯ２含量也越高，但其片层结构破坏程度越严重，同时其中更多的无定形ＳｉＯ２形成结晶，８５０℃以上则ＳｉＯ２更容易以晶体形式存在。

关键词：稻壳炭；气化；富氢气体；稻壳灰；二氧化硅 中图分类号：Ｘ７１２；Ｓ２１６．２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００２－１３０２（２０２２）２４－０１６９－０５收稿日期：２０２２－０８－１１基金项目：国家重点研发计划（编号：２０１９ＹＦＢ１５０３９０１）。

稻壳炭气化制取富氢气体及富硅材料的研究稻壳炭气化制取富氢气体及富硅材料的研究
稻壳是农作物秸秆的一种典型代表，其废弃问题一直是困扰农业生产
的大问题。

然而，研究发现，稻壳中的富碳素成分可以被高效地转化
为富氢气体以及富硅材料，成为再生能源领域中的重要资源。

近年来，在稻壳炭气化领域，一些重要进展已经取得。

对于稻壳炭气化制取富氢气体的研究，学者们研究发现，在稻壳炭气
化反应中，典型的稳定产物为 CH4、CO、H2、CO2。

其中，H2是含
氢量最高的产物。

研究人员进一步探究了影响稻壳炭气化反应的因素，并采用了实验模型来模拟反应过程，成功地制定了一种高效的稻壳炭
气化反应工艺流程，从而提高了稻壳炭气化的氢气产量和气化率，为
富氢气体的生产提供了新技术和新途径。

除了产生富氢气体，稻壳炭气化还可用于富硅材料的制备。

学者们发现，利用稻壳炭与硅源共同反应可以制备出纳米级别的富硅材料。

其中，稻壳炭可以作为碳源，为反应供应足够的碳素元素，而硅源则可
以从食品加工废弃物中提取。

通过高温环境下的反应，硅源被还原为
金属硅，并在稻壳炭上沉积，从而形成纳米级硅-炭复合材料。

这种复
合材料在光电和催化领域中表现出了很好的应用效果。

总体而言，稻壳炭气化制取富氢气体及富硅材料的研究在再生能源和
材料领域中具有重要的意义。

不仅可以解决农业生产中的废弃问题，
还可以促进新能源技术的发展。

对当前能源的缺乏、环境保护和经济增长等方面的问题有着重要的影响。

此外，该研究还为废弃物的再利用提供了值得推广的方法和途径。