超临界水中甲酸降解过程实验研究.pdf

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1、第38卷第4期燃料化学学报VO1．38NO．42010年8月JournalofFuelChemistryandTechnologyAug．2010文章编号：0253—2409(2010)04-0403-06超临界水中甲酸降解过程实验研究张永春，张军，赵亮，刘杨先，盛昌栋(东南大学能源与环境学院，江苏南京210096)摘要：在550℃～650℃，24MPa～30MPa，反应停留16S～46s的条件下，对初始浓度0．05mol／L～0．70mol／L的甲酸溶液在超临界水中的降解过程进行实验研究。结果表明，甲酸降解的气体产物为H：、CO和c0，其中H、cO：为主要产物。高温有利于甲酸降解

2、和H’生成。温度较高(>600℃)时，压力变化对甲酸降解无明显影响。在一定范围内延长反应时间可提高气体产物中H：的体积分数和碳气化率。甲酸初始浓度对甲酸降解机理有重要影响，浓度较低(<0．1mol／L)时，甲酸降解主要包含脱羧反应和脱羰反应两条反应路径，其中脱羧反应为主反应路径；浓度较高时则有许多副反应发生。碱性添加剂不利于甲酸降解生成H，。关键词：甲酸；超临界水；反应机理；碱性添加剂中图分类号：TK91文献标识码：ADecompositionofformicacidinsupercriticalwaterZHANGYong—chun，ZHANGJun，ZHAOLiang，UUYa

3、ng—xian，SHENGChang—dong(SchoolofEnergyandEnvironment，SoutheastUniversity，Nang210096，China)Abstract：Thedecompositionofformicacid(0．05no1／L～0．70mol／L)insupercriticalwaterwasinvestigatedunder550oC～650℃．24MPa～30MPa．andaresidencetimeof16S～46S．Theresultsshowedthatthegaseousproductsfromthedecompositi

4、onaremainlyH2，CO2andCO；theyieldsofH2andCO2aremuchhigherthanthatofotherproducts．HightemperatureiSinfavorofH，production，whilethepressureexhibitslesseffectonformicaciddecompositionathightemperature(>600℃)．Withtheincreaseoftheresidencetimefrom16Sto20S，themolarfractionH2inthegaseousproductsisincrea

5、sedsteadily，alongwiththerapidincreaseofcarbongasificationefficiency．Thereactionroutesaredependentlargelyuponthefeedstockconcentration．Withalowconcentrationofformicacidinthefeed(<0．1mol／L)，thedecompositionincludesdecarboxylationanddehydrationroutes；theformeriSthedominantpathway．Higherformicacid

6、concentrationmaybringonmanyside．reactions．Alkalineadditivesareharmfulforthehydrogenproductionfromformicaciddecomposition．Keywords：formicacid；supercriticalwater；reactionmechanism；alkalineadditives近年来，随着煤、石油等化石能源逐渐趋于枯CO、CO和CH等气体。但由于反应路径十分复竭，各种新能源和可再生能源日益受到关注。利用杂，至今对其反应机理的认识仍十分肤浅。有机酸可再生的生物质制氢被认为是

7、一种具有良好前景的是生物质超临界水气化过程中的一类重要中间产制氢途径。生物质制氢有多种方法，其中，生物物，其降解过程与H、CO、CO和CH等气体的生质超临界水催化气化制氢技术具有产氢率高，反应成密切相关引，了解其在超临界水中的降解过程不生成焦油、木炭等副产品，对高含水量的湿生物质可为全面深入探讨生物质在超临界水中的气化过程可直接气化，不需要高能耗的干燥过程等优点，而成和详细反应机理奠定良好的基础。因此，作者对最为国际氢能领域的研究热点之一J。简单的有机酸甲酸进行超临界