《生物制氢》PPT课件.ppt

1,3.生物制氢工艺,3.1 原料水、淀粉类、纤维素、糖蜜、有机酸、工业废水、生活污水3.2 工艺 光裂解：两步制氢法正常光合/缺硫厌氧产氢 光发酵：废水发酵产氢菌体利用（蛋白饲料、提取高附加值的辅酶Q、类胡萝卜素）达标排放；key：控制成本-光反应器的设计、培养条件优化。暗发酵：参考沼气发酵，排除甲烷菌。暗-光发酵偶联：暗发酵产酸产氢、光发酵耗酸产氢。酶法制氢：利用体外酶系专一产氢，提高底物利用率。,2,3,3.3 氢的净化与存储,4,5,变压吸附法（Pressure Swing Adsorption，PSA）,吸附降压解吸逐级升压吸附，各塔轮换操作,6,膜分离技术,高分子膜、金属膜（钯）,氢通过钯膜的分离过程 一次侧（高压侧）分子氢吸附到钯表面；氢离解，形成原子氢；氢原子在渗透压作用下在膜中扩散；钯的催化能量使原子氢会合成分子氢；分子氢脱离膜。,7,膜反应器,结合改质反应和氢分离于一体：促进反应平衡，降低反应温度。,700800 500550,8,3.3.2 氢的存储,氢的体积能量密度是天然气的1/3，石油的1/3000.,氢气的压缩因子：实际体积和理想体积的比值,9,加压气态存储,Key：高压储氢罐的研发。（铝合金+碳纤维）压缩过程能耗高。,液态存储,热分层（引起爆炸）；不能长期保存。通过高压氢绝热膨胀实现：加压冷却膨胀液化。Key：绝热；,10,11,吸储材料储氢,物理吸附材料（多孔材料吸附、晶格吸储石墨、合金）化学反应材料（金属，催化可逆吸氢）,高压氢气与吸储材料复合式储氢,12,无机储氢材料,3NaAlH4 Na3AlH6+2Al+3H2(3.7wt%)Na3AlH6 NaH+Al+1.5H2(1.8wt%),Li3N+2H2 Li2NH+LiH+H2(5.2wt%)Li2NH+2H2 LiNH2+LiH(6.5wt%),铝氢化物,酰胺与酰亚胺材料,13,有机氢化物材料,14,3.4 生物质的热化学处理,生物质气化、生物质液化、生物质合成燃料,3.4.1 生物质气化,生物质作为气化原料比煤作为气化原料有较多的优点：,(1)挥发分高 其挥发分一般为7080，400；而煤在800 时才能释放出30的挥发分。,(2)生物质炭反应活性高 生物质炭在较低的温度（800）下，可以快的速度与CO2及水蒸气进行气化反应。,(3)生物炭灰分少 生物炭灰分一般少于3，省去除灰工艺；,(4)含硫量低 生物炭含硫量一般少于0.2，气体脱硫装置简单。,15,气化原理,16,气化设备,17,18,19,20,流态化与流化床,固定床|最小流化床|平滑流化床|鼓泡床|腾涌床|层式腾涌床|紊流床|流态化输送,气速增加,21,流化床的优点,生物质流化床气化与固定休气化相比较，具有以下优点：流化床气化可以使用粒度很小的原料，对灰分的要求也不高；流化床气化效率和气化强度都比较高，因此，其气化炉的断面要小；流化床气化的产气能力可在放大范围内波动，且气化效率不会明显降低；流化床使用的燃料颗粒很细，传热向积大，故传热效率高而且，气化反应温度不是很高且均衡，使结渣的可能性减弱。,22,23,24,3.4.2 生物质的热裂解液化,25,热裂解原理,26,热解温度对产物的影响,27,3.4.3 生物质合成燃料,原料预处理,气 化,净 化,CO/H2重整,沸托合成,产物分离,甲醇柴油二甲醚,粉碎、干燥,除焦油、灰,调整二者的比例,制备合成气,合成反应,28,沸托合成,CO+2H2 CH3OH+102.5kJ/mol2CO+4H2 CH3OCH3+200.2kJ/molCO+3H2 CH4+H2O+115.6kJ/mol4CO+8H2 C4H9OH+H2O+49.62kJ/molCO2+3H2 CO+H2O+42.9kJ/molnCO+2nH2（CH2）n+nH2O Q,催化剂：铬、锌、铜等。甲醇产率可达95%.,