毛竹热解制备高附加值化学品

为了实现毛竹资源的高效利用,提高毛竹热解过程中高附加值化学品的产率,利用快速热裂解-色谱/质谱联用仪（Py-GC/MS）从热解温度、热解时间和预处理方式3个方面对毛竹的快速热解特性进行了研究。结果表明：温度是影响毛竹热解产物的重要因素,热解温度在350～800℃之间时,随着热解温度的提高,热解产物种类增多,各产物产率不同程度地增加,在600℃热解时,目标产物产率达到最大值;延长热解时间,产物的产率增加,但最终会趋于恒定;碱洗可以提高热解对酚类产物的选择性,而且碱性越强选择性越好,但是碱洗会使热解产物的产率降低。     

卷烟纸用阔叶木浆热解行为研究

采用热分析以及热裂解气相色谱/质谱联用仪研究了卷烟纸用阔叶木浆的热解行为。在空气氛围中,将阔叶木浆分别在350、383、440和500℃下进行热裂解,并以GC/MS对其裂解产物进行定性和半定量分析。发现阔叶木浆可裂解出3-戊烯-2-酮、糠醛、2-甲基-苯酚和壬酸等47种产物。低温（350℃）下,裂解产物组分主要为醛类和呋喃类化合物,且随着裂解温度的增加,醛类和呋喃类的相对含量逐渐下降。酮类和酸类的相对含量随裂解温度的增加呈现先增大后减小的趋势,440℃达到最大值。在此温度下,阔叶木浆的热解产物对卷烟香气是最有利的。500℃时开始出现2-甲基萘等有害物质,酚类的种类和含量均增加。致香成分的减少和有害物质的增加主要是高温纤维素芳环化的结果。     

基于PY-GC/MS技术板栗壳快速热裂解特性的研究

为探究板栗壳快速热裂解特性,利用热裂解-气相色谱/质谱联用仪（Py-GC/MS）分别对板栗壳进行单级和双级快速热裂解,并对裂解产物进行定性定量分析。结果表明单级快速热裂解时,温度越高,产物种类数越多、产量越高,而双级快速热裂解时第一级热裂解温度对总产量影响不大,但第一级温度越高种类数越多。热裂解产物主要是含氮类、糖类和酸类化合物,其中D-阿洛糖和醋酸含量最高。在单级快速热裂解温度为500 ℃时D-阿洛糖在总产物中的量最高达到17%,双级快速热裂解第一级热裂解温度为450 ℃、第二级热裂解温度为600 ℃时醋酸在总产物中的量最高可达15.9%。     

玉米秆酶解残渣木质素热解实验研究

对玉米秆酶解残渣木质素进行热重分析,结果表明,木质素热裂解主要发生在180～500℃,综合考虑热解效率和液体产物产率最大化,选取快速热解实验的热解温度范围为500～600℃。并在实验室自行设计的装置上对木质素进行热解实验,在550℃时得到热解液体产物热解油最大产率,为30.9%。对热解油进行气相色谱―质谱分析,结果显示木质素热解产物相对简单,一级和二、三、四级热解油的成分主要是酮类和酚类;而电捕油中酮类很少,大部分是酚类,另有15.07%的2,3-二氢苯并呋喃。     

卷烟纸用麻浆热解行为研究

采用热分析以及热裂解气相色谱/质谱联用仪研究了卷烟纸用麻浆的热解行为。在空气氛围中,将麻浆分别在350,400,466和500℃下进行热裂解,并以GC/MS对其裂解产物进行定性和半定量分析。结果发现,麻浆可裂解出3-戊烯-2-酮、糠醛、2-甲基-苯酚和庚酸等32种产物。低温(350℃)下,裂解产物组分主要为醛类和呋喃类化合物,且随着裂解温度的增加,醛类和呋喃类的相对含量逐渐下降。466℃时开始出现酚类,500℃时开始出现1-甲基萘等有害物质,酚类的种类和含量都增加了,但同样增加了酸类和醇类。致香成分的减少和有害物质的增加主要是高温纤维素芳环化的结果。     

油页岩热解中间产物的反应特性

对油页岩在不同终温热解所得半焦进行溶剂萃取,得到了热解中间产物(热解沥青)和终产物.采用气相色谱-质谱联用仪分析了热解沥青和页岩油的组成,采用热裂解-气相色谱-质谱联用仪检测了热解沥青的裂解产物,并与热解页岩油进行对比,研究了油页岩热解沥青的反应特性.结果表明,油页岩热解沥青在最快产油阶段生成最多且稳定存在,375℃时收率最大;375~400℃时热解产油速率最大,热解沥青收率下降,表明热解沥青在高温下不稳定,有机质生成中间产物后便转化成终产物.随热解温度升高,热解沥青中轻质组分含量增加.杂原子化合物最先从有机质上断裂进入中间产物,而热解油中烯烃化合物大部分来自有机质直接裂解,来自热解沥青裂解的较少.热解温度升高,热解沥青的裂解产物中烯烃含量增加,且热解沥青中芳香烃的长侧链易通过裂解变短.     

微波辅助下热解麦秆制取生物油的分析

采用微波辅助条件下热解稀硫酸预处理的麦秆制取生物油,产物采用分级萃取进行固液分离,依次分离出了环己烷萃取物、乙酸乙酯萃取物、甲醇萃取物和四氢呋喃萃取物,并用气相色谱/质谱联用仪（GC/MS）分析了各级萃取物。结果表明,本研究制取的生物油中化合物种类较少,有利于生物油中高附加值化学品的分离,其中5,6-二氢吡喃-2-酮在环己烷萃取物中的相对含量为45.0%,糠醛在生物油总产物中的相对含量为45.6%。此外,生物油中酸的相对含量为16.0%,表明该生物油含酸量高而不易于直接作为燃料油使用。     

毛竹热解制备高附加值化学品

为了实现毛竹资源的高效利用,提高毛竹热解过程中高附加值化学品的产率,利用快速热裂解-色谱/质谱联用仪(Py-GC/MS)从热解温度、热解时间和预处理方式3个方面对毛竹的快速热解特性进行了研究。结果表明:温度是影响毛竹热解产物的重要因素,热解温度在350~800℃之间时,随着热解温度的提高,热解产物种类增多,各产物产率不同程度地增加,在600℃热解时,目标产物产率达到最大值;延长热解时间,产物的产率增加,但最终会趋于恒定;碱洗可以提高热解对酚类产物的选择性,而且碱性越强选择性越好,但是碱洗会使热解产物的产率降低。     

微藻/核桃壳混合热解需热量及制备芳烃研究

利用热重分析仪（TG）、气相色谱-质谱联用仪（GC/MS）与固定床反应器,考察了微藻、核桃壳及混合物主要热解阶段的需热量特性,以及混合比、温度、催化剂种类对二者混合热解制备芳烃的影响规律。结果表明：在不同升温速率下,核桃壳热解在180～270℃和380～485℃处存在两个吸热峰,整体表现为吸热效应（378.56～596.45 kJ·kg^-1）;微藻热解在280～450℃处存在一个放热峰,整体表现为放热效应（-814.76～-1191.52 kJ·kg^-1）。微藻/核桃壳热解呈现较低的放热效应（-99.05～-158.04 kJ·kg^-1）,表明二者混合热解可以实现一定程度的热量耦合。微藻/核桃壳热解在制备芳烃上表现出明显的协同效应,且芳烃相对含量在600℃、混合比1：1下达到最大值,为20.51%;加入Cu/HZSM-5可进一步提高混合热解的芳烃相对含量,达到35.74%。为微藻与核桃壳的高值化利用提供了新思路。     

基于PY-GC/MS的生物质组分间相互作用的热解实验

为研究生物质三组分间热裂解过程中的相互作用,利用热裂解-气相色谱/质谱联用仪（PY-GC/MS）联用的方法,对纤维素、木聚糖（半纤维素的模化物）和木质素进行单独热裂解及两两组分混合热裂解实验。单组分实验结果表明,在热解温度600℃、热解时间10s条件下纤维素的热解产物主要以左旋葡聚糖为主,木聚糖以乙酸和糠醛为主,而木质素主要以酚类物质为主。组分混合热裂解实验结果表明,纤维素促进了木聚糖热裂解生成更多的乙酸和糠醛,而木聚糖和木质素对纤维素热解生成左旋葡聚糖具有强烈的抑制作用;纤维素和木聚糖的存在大大促进了木质素热裂解生成酚类物质,而木质素抑制了木聚糖热裂解生成乙酸和糠醛。此外,研究还发现混合组分热解的相互作用受到热解温度和停留时间的影响。     

厨余垃圾水热液化制取生物燃料

以厨余垃圾为原料进行水热液化,考察了反应温度和料液比对产物分布的影响。温度320℃、料液比1:15时,生物油产率最高为16.7%,继续升高温度或降低料液比将促进气体产物生成。与重质原油、常减压渣油相比,生物油氧、氮元素含量较高,热值为32.33~34.82 MJ·kg^-1,其中汽油和煤柴油馏分超过50%。利用GC-MS、FT-IR和FT-ICR MS对生物油化学组成、官能团和杂原子组成进行了表征。生物油是一种复杂混合物体系,已检测出烃类、酸类、醛类、酮类、酯类、胺类、酚类、醇类和含氮杂环类等多种物质,对其酸性组分进一步分析显示,含氧组分主要是O₂、O₃类化合物,含氮组分主要是N₁O₂、N₁O₃和N₁O₄类化合物。     

玉米秸秆棒状燃料热解过程和产物特征研究

以玉米秸秆棒状燃料为原料,在固定床反应器上探究热解温度对玉米秸秆棒状燃料热解过程和热解产品性质的影响。研究发现,随着热解温度的升高,热解气体产量增加,固体炭产量逐渐减少,生物油产量先增后减在450℃时达到最大值35.61%。对固体炭进行工业分析,发现其灰分含量较高;FT-IR分析表明:玉米秸秆棒状燃料的热解反应主要发生在650℃之前;SEM图显示断截面表现为蜂窝状的孔结构。生物油的GC-MS分析表明:在250~750℃下生物油的组成主要是呋喃、酮、醛和酚类等含氧化合物,其中酚类和呋喃类化合物是含量最多的物质;而在850~950℃下以多环芳烃类化合物为主。热解气的主要组成是CO₂、CO、CH₄和H₂,同时有少量的C₂H_n化合物,在250~450℃范围内,气体的主要组成是CO和CO₂,随着温度升高,CO、H₂、CH₄和C₂H_n逐渐增加,热解气的热值逐渐增加,在650℃下气体产品的热值已达到13.05 MJ/m³,当温度大于650℃后,热值增加速率变慢。     

蔗渣碱木素的热裂解特性

利用热重分析法研究了蔗渣碱木素的热解特性,并利用TG-FTIR和Py-GCMS对碱木素的热解产物种类及分布规律进行了分析。结果表明,木素热解呈现宽温度区域,可分为4个阶段,主要裂解温度范围为200～500℃,在400℃左右失重率最大,残余物得率较高。TG-FTIR分析显示了木素热解过程中气体产物的释放规律,300～500℃为主要热解挥发阶段,大部分气体产物在400℃左右产率达到最大。Py-GCMS分析表明,木素的热解产物大致可分为杂环、苯类芳香族、酚类芳香族、酯和酸等化合物,在主要热分解阶段,随着热解温度的升高,苯类和酚类芳香族化合物的含量增多,600℃时酚类物质的含量最高。     

纤维素热解生物油分子尺寸分布特性

分子筛催化剂的孔径与生物油分子尺寸之间的差异造成分子筛催化剂的择形选择性。分子筛的孔径数据来自晶体结构分析,而生物油的分子尺寸数据很难获得,对生物油的分子尺寸进行估算十分必要。采用热裂解气质联用技术(Py-GC/MS)研究了纤维素热解生物油的组成成分,以Joback基团贡献法为基础计算了纤维素热解生物油各组成成分的动力学直径,分析了纤维素热解生物油的分子尺寸分布特性。结果表明,纤维素在350~600℃热解产生生物油的主要成分为脱水糖、呋喃衍生物和酮类化合物,生物油各组成成分的动力学直径主要分布在[0.500, 0.600) nm。当热解温度由350℃升至600℃时,动力学直径位于[0.550, 0.600) nm的生物油各组成成分的峰面积百分比由88.72%降至64.53%,位于[0.500, 0.550) nm的生物油各组成成分的峰面积百分比则由2.88%升至21.95%。纤维素催化裂解制备高品质液体燃料可选用ZSM-5, ZSM-11和IM-5等孔径尺寸0.500~0.600 nm的分子筛催化剂。     

温度对水葫芦热解特性的影响

水葫芦是一种水体污染物,其蕴藏着大量的能量。为了使水葫芦变废为宝,解决环境污染的同时,提供一定的能源补给,在热重分析的基础上,采用固定床,借助GC、GC-MS、XRD和SEM等技术手段,研究不同热解温度段水葫芦热解后的气、液、固三相产物的特性。结果表明,低温热解温度段275～375 ℃生成的生物油不仅产率增加较大,而且生物油酸类较少、酯类较多,热值较高,品质明显优于高温热解温度段450～550 ℃生成的生物油;但高温热解温度段450～550 ℃下,明显有利于气体产物中高热值气体H2和CO的生成,生物质炭的结构孔径较大,晶体相态更加稳固,可见热解温度对三相产物的影响很大。     

不同热解温度下禾本科植物生物炭理化特性分析

以禾本科植物王草、水稻秸秆、甘蔗渣和玉米秸秆为原料,在厌氧条件下于300、500和700℃制备王草炭(I)、水稻秸秆炭(R)、甘蔗渣炭(S)和玉米秸秆炭(M),研究了不同热解温度对生物炭结构及组成的影响.研究结果表明:随着热解温度升高,4种生物炭产率下降,300℃时I、R、S和M的产率分别为45.81％、48.67％、...     

不同金属氧化物对重质生物油再裂解的比较性研究

通过TG-FTIR、GC/MS和XRD等分析手段,研究了Fe₂O₃、Al₂O₃、CaO和TiO₂四种金属氧化物催化下重质生物油的热解特性及产物差异。结果表明：应用上述四种催化剂的再裂解实验均促进了重质生物油的脱氧,其中CaO催化下脱氧效果最好,Al₂O₃能够有效降低反应温度,Fe₂O₃有效促进了重质生物油成炭前的解聚、固相产物质量降幅达21.23%,TiO₂对CO₂的生成有最明显的抑制效果、同时可以降低反应结束温度;在低温下,除CaO外的三种催化剂均对有效产物的生成有促进作用,但对不同种类的物质各有侧重,而CaO则会使反应所需温度升高且对愈创木酚的富集有很强的选择性;在中温下,CaO和TiO₂表现出较好的催化效果。上述催化热解过程有效促进了酚类的富集,效果最好的是Al₂O₃,酚类相对含量增幅达31.10%。除Fe₂O₃外的三种金属氧化物均降低了生物炭的有序度,添加CaO制备的生物炭具有最无序的炭结构和最高的固相产率。     

废轮胎热裂解技术研究现状与进展

结合目前废旧轮胎资源化处理现状及研究成果,本文对热解机理、热解技术进行分析、对比,着重介绍了热解温度、升温速率、物料粒径、催化剂等工艺参数对热解产物产率的影响,分析表明Coast-Redfern积分法所得动力学模型较准确,平均反应活化能为129.5kJ/mol;现有的研究表明,热解温度对产物产率影响最大,气相产物与液相产物产率随温度升高而增加,其中液相产物产率相对较高的热解温度在500~550℃范围内,固相产物品质较高的热解温度在500~650℃范围内。其次对其固、液、气三相产物特性及应用和污染物（S、PAHs）的分布与控制方法做了归纳总结,为废旧轮胎热解技术向工业化发展提供技术依据。     

Copyrolysis of block polypropylene with waste wood chip

In this study, the copyrolysis of waste wood chip (WC) and block polypropylene (PP) was studied to investigate how the characteristics of bio-oils are affected by copyrolysis. The thermogravimetric analysis performed with a temperature rise of 20 °C/min, from room temperature to 600 °C, showed that the decomposition temperature of PP was a little higher via copyrolysis than the single-component pyrolysis. This result suggests that the characteristics of the pyrolysis of PP were affected by the pyrolysis products of WC. The Py-GC/MS analysis of the copyrolysis products detected some new compounds that had not been detected in the single-component pyrolysis products, indicating interactions between the products of WC and PP pyrolyses. The results of the experiments using a fixed bed reactor showed improved properties of the bio-oil obtained from the copyrolysis compared to those of the bio-oil obtained from the single-component pyrolysis: increased carbon and hydrogen contents, decreased water content and a significantly increased heating value.