生物质裂解机理和模型(Ⅱ)——生物质裂解模型

总结了近50年来生物质裂解模型的研究成果,讨论了生物质裂解的一次反应模型、二次反应模型和传递模型的特点及应用状况.     

生物质流化床快速裂解模型

研究了流化床内的生物质快速裂解模型,其特点是考虑了原料粒子在下部密相区和上部稀相区的不同反应历程.模型的计算结果表明,原料粒子和产物气体在反应器内的停留时间有较大的区别,其变化情况对裂解产物的分布有很大影响.由该模型得到的计算结果能和实验值很好吻合,表明它能较好地描述流化床反应器内生物质快速裂解的反应过程.结合计算数据对影响裂解结果的一些因素进行了分析.     

生物质气化焦油裂解催化剂研究进展

将生物质气化转化为气体燃料或化工合成气原料,是生物质清洁高效利用的有效途径之一,焦油是气化的副产物,影响产气品质和气化效率,催化剂对生物质催化气化及焦油裂解效果明显,得到广泛应用。综述了天然催化剂、无机盐催化剂及合成催化剂对生物质气化过程焦油催化裂解效果、反应条件、催化机理。进一步分析了不同催化剂的生物质催化气化性能及研究进展。同时指出对天然矿石催化剂进行改性或大力发展合成类催化剂对生物质气化焦油降解有着良好的前景。     

生物质焦油裂解催化剂制备及其催化裂解性能

以萘为生物质焦油模型化合物 ,在以白云石为载体制备的 Ni基催化剂上进行了催化裂解实验研究 ,对催化剂的制备技术、活性、积炭失活性能和再生方式进行了实验分析。结果表明 :在 70 0℃的裂解温度、重量空速 0 .8L· h-1的反应条件下 ,萘的单程转化率可达 95 %,以饱和湿空气为再生气流 ,在程序升温的条件下烧碳 ,催化剂再生时间短 (<0 .5 h) ,与同温度的热裂解相比催化裂解更有利于萘的深度裂解 .     

生物质裂解机理模型的研究进展

生物质能是重要的可再生资源,而裂解是未来最有前景的生物质利用方式之一。综述了生物质裂解机理模型的研究进展,并指出了裂解机理研究中存在的问题。     

流化床生物质快速裂解制液体燃料

在流化床反应器内进行生物质快速裂解制液体燃料的研究。实验装置包括加热、反应、分离和控制等部分。设计生物质最大处理量为1kg／h。测定了常温时加入填料对流态化质量的影响。反应在常压和450℃-530℃内进行，以木屑为生物质原料，以氮气为流化气体，石英砂为加热介质。在适当的裂解条件下液体产率可达53％，气体和焦产率为16％左右。研究了反应温度，流化气体流量等对气液固产率及产物气相组成的影响。     

生物质热解气在高温煤焦层中裂解特性研究

在小型两段式固定床反应器中,对生物质热解气在高温煤焦层中的裂解反应特性进行了研究,重点考察了两段式热解中裂解温度、停留时间及煤焦特性对焦油裂解率、气体产率及成分的影响.结果表明,增加气体停留时间及裂解温度,都有利于促进生物质气中焦油裂解和气体产率提高.裂解温度对气体产率、组分及焦油裂解率影响更明显,高温促进H2和CO的生成,1000℃时H2和CO的含量达到94.51%.当生物质热解气在煤焦中停留时间达到1.41s后,气体中各组分变化趋于缓慢;不同热解条件所制得的煤焦对生物质气中焦油裂解效果不同,较低制焦温度和较短热解时间都有利于增加煤焦的反应活性,促进焦油分解为可燃气体.     

生物质炭化生成焦油催化裂解的研究进展

对生物质热解焦油化学去除方法的研究进展进行综述。认为高温裂解法除焦油温度要求过高,能耗严重,局限性大。对催化裂解法除焦油的研究领域及方向进行了系统的总结和归类,逐一介绍了催化剂类型、反应温度、气相停留时间、空速、催化介质等对焦油转化率影响参数以及各参数的适用范围,分析了适合焦油催化裂解的最佳工艺条件。为方便催化裂解试验的进行,提出了组分配气拟合生物质热解气的工艺方法,为今后进行高效、稳定的焦油催化裂解试验提供条件。     

生物质热解焦油的热裂解与催化裂解

生物质气化过程中产生的焦油对气化系统和用气设备都有极大的危害。为了开发适合于商业应用的焦油缩减方法,探索达到最优焦油脱除效果的操作条件,在固定床反应器上,利用石灰石、白云石、高铝砖作为催化剂研究了生物质(稻秆、稻壳、木屑等)热解焦油的催化裂解反应,利用炭化硅作为热载体研究了焦油的热裂解反应,对热解煤气中焦油含量的变化以及热解煤气组成和热值的变化进行了比较,并对裂解温度、气相停留时间等因素对裂解效果的影响进行了探讨。实验发现,600-900℃范围内ηtar随裂解温度升高而升高,900℃时热裂解条件下可达60％,而催化裂解条件下可达90％以上。0．5～1s范围内,ηtar随停留时间增加而升高,幅度约7％～10％。相比于原始煤气,裂解后煤气组成出现了较大变化,热裂解后煤气热值增加,而催化裂解后煤气热值下降,且热裂解与催化裂解处理后煤气组成也有较大差异。     

催化裂解生物质焦油提质试验研究

本文采用HZSM-5分子筛作为催化剂,对生物质焦油进行催化裂解提质试验研究,考察了硅铝比、反应温度、停留时间和质量空速等改变对催化裂解效果的影响。结果表明:裂解温度和质量空速对催化裂解的影响比硅铝比和停留时间的影响显著;根据GC-MS分析,催化裂解前后的焦油组分发生明显变化,烃类物质和醇类物质含量显著增加;提质的焦油理化性质显著提高,热值提高了20.9%,黏度降低至原焦油的57.41%,密度降低至原焦油的91.76%。采用热差热重综合分析仪分析提质前后焦油综合燃烧特性,提质前后焦油综合燃烧特性参数SN相差不明显,而提质焦油主燃阶段综合燃烧特参数SNzr比原始焦油大,但相比于柴油SNzr小;升温速率越高,燃油的综合燃烧特性越来越好。     

生物质焦对甲苯的催化裂解实验研究

为降低生物质气化气中焦油含量,在小型固定床反应器上,进行了生物质焦对焦油模型化合物甲苯的催化裂解反应的实验研究,考察了热解焦粒径、裂解温度、气相停留时间和反应气氛对甲苯裂解率的影响.结果表明,高温条件下,热解焦对甲苯的裂解具有明显的催化作用.950℃时,所用的两种热解焦对甲苯的转化率分别达到了98%以上,同时发现,较长的气相停留时间更有利于甲苯的裂解.水蒸气或CO2能与甲苯和碳发生反应,提高甲苯的转化率,延长焦的催化活性;另外,动力学计算得出,生物质焦对甲苯催化裂解的活化能约为73 kJ/mol.     

生物质裂解油催化裂解精制

在HZSM-5催化剂存在的条件下，生物质裂解油在固定床反应器内进行了催化裂解. 实验研究了精制生物油的产率受温度、催化剂粒度、质量空速、溶剂诸因素的影响程度. 在较佳的反应条件下，即质量空速3.7 h-1、温度380℃时，获得了较高的精制生物油产率(44.68%). 产物分析表明，精制油中的含氧化合物如有机酸、酯、醇、酮、醛的含量大大降低，而不含氧的芳香族碳氢化合物和多环芳香碳氢化合物含量有所增加.     

生物质快速热裂解反应器的研究进展

生物质快速热裂解是开发利用生物质能的有效途径。主要介绍了生物质快速热裂解技术以及几种典型反应器的工作原理和特点。反应器的选型与设计是生物质快速热裂解技术中的核心和关键环节,故研制开发更加新型高效的反应器会极大地促进该技术的发展,对生物质能源的有效利用具有重大意义。     

二硅烷催化裂解机理分析

以氯化氢为裂解助剂,N,N-二丁基-1-丁胺为催化剂,分析了1,1,2-三氯-1,2,2-三甲基二硅烷的催化裂解机理。在其亲核取代反应中,氯化氢与N,N-二丁基-1-丁胺结合生成了亲核能力更强的N,N-二丁基-1-丁胺盐酸盐,进而提高了催化裂解效率。通过上述催化裂解反应,可有效将二硅烷转化为经济价值较高的二甲基二氯硅烷等单体。     

生物质裂解油技术研究进展

生物质是唯一能转化为液体燃料的可再生能源,生物质液化制取液体燃料及化学物品是生物质利用的主要发展方向。生物质液化主要包括裂解和高压液化两类。本文主要介绍了生物质纤维素裂解制备生物质裂解油的工艺、裂解反应器以及裂解油精制等。最后就我国目前的技术,提出了生物质制备裂解油的研究和发展趋势。     

杨木快速裂解过程机理研究

将现代化学分析领域中重要的分析手段－裂解气相色谱法应用于对杨木 快速裂解过程机理的研究。通过系统考察裂解温度400－800℃、裂解挥发性产物停留时间0．6－4s。升温速率改变对杨木快速裂解气、液、固产物以及气相组分产率分布的影响,研究杨木快速裂解过程的反应机理,分析获得最大产油率的工艺操作条件。结果表明,杨木裂解过程中主要存在着生成焦油和生成焦炭两个反应的竞争和一个焦油二次裂化的连串反应,裂解温度、挥发性产物停留时间、升温速率决定着哪一种反应占据主要,从而得到安全不同的产物分布。     

催化热裂解工艺机理及影响因素

分析了催化热裂解过程的反应机理及乙烯和丙烯形成的反应,乙烯和丙烯均可通过热裂解和催化裂解生成.讨论了影响乙烯、丙烯产率的因素:与USY和REY相比,使用ZSM-5催化剂能够提高乙烯、丙烯产率,磷改性ZRP-1经碱土金属改性后,可进一步提高乙烯和丙烯的产率.提高反应温度和降低剂油比,能够提高热裂解和催化裂解的比例,有利于乙烯产率的提高;增加蒸汽量能够减少焦炭产率,提高乙烯和丙烯产率.     

生物质炭在焦油裂解脱除领域的研究进展

基于生物质焦油的组成特性、危害及其处理方法,简单介绍了生物质焦油催化裂解脱除的机理及近年来的研究进展,重点阐述了生物质炭对焦油的催化转化机理(主要涉及裂解、重整和缩合3种反应)、生物质炭对焦油的吸附和重整作用,以及在催化转化过程中,生物质炭的催化性能受原料、裂解温度、加热速率和停留时间等因素的影响.通过分析生物质炭改性...     

生物质热裂解动力学研究进展

本文综述了生物质热裂解的动力学模型现状,比较了生物质及其主要组分的裂解动力学.从中得出多组分和双组分动力学模型对开发生物质高效燃油和气化技术有着重要的工程实用价值.     

木质生物质的超声波-微波液化机理

以微晶纤维素、木聚糖和碱木质素为木质生物质组分模型,γ-戊内酯/正辛醇和浓硫酸分别为溶剂和催化剂,考察了木质生物质的超声波-微波液化机理。结果表明:纤维素和半纤维素发生开环、脱羧、酯化等反应后,生成醇、呋喃和有机酸等;木质素经历解构、酯化和裂解重聚后形成酯、羧醛和芳香族等物质。