NiO/HZSM-5催化松木微波热解制生物油

生物质快速热解制生物油是解决能源短缺的有效途径,通过催化剂的加入可使生物油成分定向转化为系列平台化合物,有助于其高效利用。以松木屑为原料,对其进行热重分析并研究了其热解行为。以NiO/HZSM-5为催化剂,在微波功率为800 W,热解时间为12 min条件下对松木屑快速热解,并对产物进行了计重分析和成分分析。结果表明,NiO/HZSM-5的加入能使生物油产量略有提高。对液相产物的GC-MS分析表明,所用催化剂对松木屑热解具有较好的脱氧效果,有利于平台化合物的定向转化,NiO/HZSM-5在微波加热条件下对生物油的产量及提质具有有效作用。     

生物质的微波热解技术研究进展

生物能源化转化技术是当今能源领域的热点之一,生物质微波热裂解技术被广泛认为是该领域中具有超强的发展前景技术。从生物质微波热解制油、生物质微波热解制取生物炭、生物质微波热解制取合成气以及生物质微波热解多联产技术等几个方向总结了国内外生物质微波热解技术的研究现状和趋势,最后提出了生物质微波热解技术的几点建议。     

生物质微波热解产生物油的影响因素研究进展

生物质作为可再生资源具有低成本、分布广泛且易得等优点，生物质能的开发利用可有效缓解能源压力，减少环境污染。微波热解技术是生产燃料油和高附加值化学品的有效方法之一，与传统的热解相比，微波热解具有加热速率快、均匀性好、选择性加热、节能与易于控制等优点。在简单分析微波热解产物分布的基础上，详细综述了近年来微波热解生物油产率的影响因素，主要包括热解温度、功率、吸波剂、催化剂、原料预处理、加热时间、原料性质和物料尺寸等因素；最后，总结和展望了微波技术在生物质催化热解制备生物油领域应用中存在的问题、解决途径和发展前景。     

复合微波吸收剂辅助生物质裂解制取生物油研究

针对传统生物质微波热解体系单纯追求升温快而引起部分"热点"负效应,导致挥发分发生二次裂解的现象,使用复合微波吸收材料辅助生物质微波裂解制取生物油,并比较不同复合微波吸收材料的升温曲线及其对热解产物分布和生物油组成的影响。结果表明,复合微波吸收材料的加入能够改变生物质的微波升温行为,其中SiC/Fe3O4具有较高的炭化温度,保留了更多的中间产物。当SiC和Fe3O4以8∶2的比例混合、热解温度为650℃、加热功率为600 W的条件下,得到的生物油收率高达46.8%,而且生物油中呋喃类、醚类、酮类含量显著提升。     

生物质热解制生物油及其提质研究现状

生物质能源作为可再生能源的重要组成部分,其综合高效利用在能源替代与补充、保护生态环境等方面具有重要的战略意义。生物油是生物质通过热裂解技术获得的液体产物,具有能量密度较高、环境友好、可再生及可直接输送等优点,可替代传统化石燃料推广使用,解决日益严重的能源紧缺与环境污染等问题。生物质热解制油技术的开发与利用,已成为新世纪可持续能源研究领域的重要课题之一。总结了近年来生物质热解制油技术的主要研究进展,重点关注热解反应器、催化热解技术与生物油的提质利用方面的研究,介绍了碱金属、氧化物和分子筛3种生物质热解催化剂,以及乳化、催化加氢、催化裂解、催化酯化和重整制氢5种生物质提质方法,最后对生物质热解技术的现状及发展趋势进行了总结和概括。     

生物质的微波热解技术研究进展

生物能源化转化技术是当今能源领域的热点之一,生物质微波热裂解技术被广泛认为是该领域中具有超强的发展前景技术。从生物质微波热解制油、生物质微波热解制取生物炭、生物质微波热解制取合成气以及生物质微波热解多联产技术等几个方向总结了国内外生物质微波热解技术的研究现状和趋势,最后提出了生物质微波热解技术的几点建议。     

生物质制备生物油裂解反应器研究进展

生物质热裂解是生物质在隔绝空气的条件下,快速加热裂解,裂解蒸汽经快速冷却制得棕褐色液体产物。将生物质热解生成生物油,不仅便于运输和储存,而且还可以作为生产化工产品的原料。主要介绍了国内外生物质纤维素裂解制备生物油工艺、裂解反应器的特点等。就我国目前的技术,建议开发高效裂解工艺、新型高效反应器、研究反应机理以及开发高效催化剂等,从而降低生物质裂解油成本。     

生物质预处理技术及其对热解产物的影响综述

总结了国内外各种生物质预处理技术及其对热解产物的影响的研究现状,分析了不同预处理方法的优势及存在的问题,指出微波干燥预处理是一种快捷的生物质干燥方式;脱灰预处理能加快生物质热解速率,并实现糖类组分的富集;而烘焙预处理则能提高生物油的热值。同时介绍了一些新型生物质预处理技术,如离子液体预处理可以减少裂解反应时间,使生物质油产率得到提升;而水热预处理则能使生物油中糖含量（主要是左旋葡聚糖）显著增加。并指出了今后的研究方向为：努力提高各种预处理方法的效率并降低预处理技术的成本;进一步改善现有预处理方法甚至发现新的预处理方法;通过学科交叉探索新的物理化学生物预处理技术;期望原料的预处理可以增加生物油中某些有特殊价值物质的含量或同时得到具有较高利用价值的气液固热解产物。     

生物质转化利用技术的研究进展

生物质能源和石油替代产品的研究、开发和应用,是保障能源供应、减少对化石能源的依赖、解决未来能源问题的有效途径。综述了目前国内外生物质能的转化利用技术,主要包括直接燃烧技术、生化转化技术(发酵和厌氧性消化)、热化学转化技术(气化、热解)、液化技术、致密成型技术、超临界流体转化技术等;介绍了生物质转化技术的应用,包括生物质气化发电、气化制氢、热裂解制氢、发酵法生产燃料乙醇、热裂解制生物油、固化成型制固态燃料、堆肥发酵制肥料、厌氧性消化生产沼气、催化裂解生产生物燃料等。对未来的生物质能利用技术的发展进行了展望。     

生物质快速热解液化技术的研究进展

本文论述了生物质热解关键技术和热解制备生物油的工艺原理,同时综述了国内外快速热解反应器的现状.重点分析了传统的生物质快速热解关键技术--加料技术、气--固快速分离技术及反应温度、升温速率等因数的影响,提出了目前生物质热裂解液化技术的难点和液化燃料油的利用和开发技术的发展方向.     

煤的微波热解研究进展

煤炭是我国的主要能源,煤的清洁高效利用是我国能源安全和生态环境建设的重要保障。热解是在温和条件下将煤转化为洁净的气体、液体和固体燃料,是改善煤炭利用、加工转化成清洁高效的二次能源的重要手段之一。微波作为一种新的加热方式在煤的热解方面的应用的优势越来越明显。本文概述了微波热解的机理与优点、微波吸收剂的应用以及国内外微波热解研究进展,得出了低阶煤介电常数较小,需要添加一定量的微波吸收剂才能达到热解温度;和常规热解相比,微波热解改变了物质的加热方式,改善了热解产物的品质,热解气中CO、H₂含量增加,焦油品质较好,提高了煤的热解效率。作为一种新型加热方式,微波技术为煤热解效率的提高提供了新的解决方案和思路。     

Understanding the influence of microwave on the relative volatility used in the pyrolysis of Indonesia oil sands

In this paper, pyrolysis of Indonesian oil sands(IOS) was investigated by two different heating methods to develop a better understanding of the microwave-assisted pyrolysis. Thermogravimetric analysis was conducted to study the thermal decomposition behaviors of IOS, showing that 550 °C might be the pyrolysis final temperature. A explanation of the heat–mass transfer process was presented to demonstrate the influence of microwave-assisted pyrolysis on the liquid product distribution. The heat–mass transfer model was also useful to explain the increase of liquid product yield and heavy component content at the same heating rate by two different heating methods. Experiments were carried out using a fixed bed reactor with and without the microwave irradiation. The results showed that liquid product yield was increased during microwave induced pyrolysis,while the formation of gas and solid residue was reduced in comparison with the conventional pyrolysis. Moreover, the liquid product characterization by elemental analysis and GC–MS indicated the significant effect on the liquid chemical composition by microwave irradiation. High polarity substances(ε N 10 at 25 °C), such as oxyorganics were increased, while relatively low polarity substances(ε b 2 at 25 °C), such as aliphatic hydrocarbons were decreased, suggesting that microwave enhanced the relative volatility of high polarity substances. The yield improvement and compositional variations in the liquid product promoted by the microwave-assisted pyrolysis deserve the further exploitation in the future.     

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。     

油页岩微波热解气态产物析出特性

利用微波化学试验装置研究了油页岩微波热解过程中挥发分析出特性, 考察了微波功率、热解温度、不同热解温度阶段和催化剂对气体组成的影响。结果表明:微波加热能够提高油页岩热解气中H₂、CO和C₂H₄的析出, 降低CO₂的析出;50%(1600W)微波功率时烃类的析出量最大;在150~350℃的低温阶段热解气的析出量大, 主要由吸附气体的释放, 不稳定支链和基团的分解产生;温度升高, 气态产物的析出主要由脱氢、芳构化、缩聚和自由基反应产生。催化剂促进了气体的析出, 但不同类型催化剂对油页岩热解气组成的影响不同, 分子筛的吸附作用促进二次分解和缩聚反应;黏土类催化剂在质子酸作用下促进有机质催化裂解加氢反应, 加快断链和基团的稳定;金属类催化剂是强吸波性介质, 能够提高升温速率, 促进热解反应, 其次促进氢自由基的产生和转移。     

椰衣微波热解工艺的响应面法优化及液体产物组成分析

利用Box-Behnken试验设计，采用响应面法对椰衣微波热解工艺进行优化，考察了热解温度、氮气流速、升温速率和热解时间对液体产物产率的影响。试验结果表明：回归方程模型拟合较好且显著。各个因素对液体产物的产率影响的主次顺序为热解温度>氮气流速>热解时间>升温速率。最佳热解条件为热解温度550℃、氮气流速80 mL/min、升温速率20℃/min、热解时间25 min，在此条件下液体产物产率为38.28%。对液体产物的性质和组成分析发现：优化条件下得到的液体产物中含水量为14.32%，pH值为3.78，热值为24.61 MJ/kg。通过GC-MS对液体产物进行分析，最佳条件下得到的液体产物中主要含有酚、醛、酸、酮类化合物，分别为84.35%、6.01%、3.37%、2.05%，其中酚类化合物的量最高，包括苯酚（33.51%）、对甲酚（9.71%）、2-甲氧基苯酚（10.99%）和4-乙基-2-甲氧基苯酚（5.57%）。     

微波吸收剂辅助吸波快速热解稻壳的气化特性

以稻壳为研究对象,采用碳化硅、残炭为微波吸收剂,运用新型微波辅助催化气化技术以及微波吸附剂辅助加热技术,研究微波吸收剂辅助吸波快速热解稻壳气化特性,通过气相色谱等手段对裂解气体进行分析。结果表明,微波吸收剂辅助吸波快速热解稻壳产物以气体为主,最高达53%,热解气体产物主要成分为H₂、CO₂、CO、CH₄,占到纯热解气总量的97%以上,氢气体积分数最高,均高于38%。稻壳与残炭添加量质量比为1:1时,氢气体积分数可达48.12%,合成气(H₂+CO)含量大于60%。研究结果证明了微波吸收剂辅助吸波快速热解稻壳气化制备富氢燃气的可行性。     

燃料电池发动机电堆散热的控制

在对质子交换膜燃料电池(PEMFC)进行热分析的基础上,搭建起36kW的燃料电池发动机散热系统的测试平台。借助测试平台,对燃料电池散热系统作了极端工况测试分析。分析表明,该散热系统能满足系统的散热要求。此外通过对不同组合散热风扇的散热能力进行了测试,积累了大量的基础数据和控制经验。最后以电堆出水温度误差、温度误差变化量和燃料电池功率为输入量,散热风扇的运行组数为输出量,制定出一套三维模糊控制规则。结果表明,该模糊控制规则能够保证燃料电池工作在最佳温度区间,温控误差符合设计要求。     

Characterization of empty fruit bunch for microwave-assisted pyrolysis

Agricultural waste such as oil palm empty fruit bunch (EFB) is of environmental concern to Malaysia as one of the world’s largest oil palm producers. Pyrolysis can be used to treat biomass waste due to its flexibility in producing solid, liquid and gas products. This study attempts to characterize EFB for pyrolysis using microwaves as an alternative heating source. EFB taken from a local oil palm mill was subjected to fuel, chemical and dielectric property analysis. The findings revealed that high moisture and 47% oxygen gave low calorific value of 16 MJ/kg. Notably, high water content is an advantage in microwave heating as water is a good microwave absorber, which results in fast drying. Further, a high volatile content at 70% gave the EFB an advantage of high reactivity. A moderate potassium content of 12.8% could also positively affect microwave absorption. The dielectric properties of EFB were observed to be proportional to the moisture content. Furthermore, the microwave penetration depth was found highest at 20% moisture, i.e. 3.5 cm. However, low values of both dielectric constant and loss of dried EFBs would require the addition of microwave absorbers for pyrolysis reaction. The fuel and chemical characteristics of EFB were found comparable to other biomasses, which indicated a good candidate for microwave pyrolysis treatment.     

Dielectric loss microwave degradation of polymers: Cellulose

The pyrolysis of organic waste polymers to produce fuels and chemicals is of interest to augment petroleum-based processes. The wide variety of pyrolysis products of low yield and the uncertain role that heat transfer rate plays in determining these have been deterrents to utilization in the past. A possible approach to increased selectivity for products is to heat them rapidly and homogeneously with the aim of narrowing the product distribution. A very rapid means of homogeneous heat transfer throughout the substrate is microwave heating. A laboratory study has been done to determine what effect high-intensity microwave energy has on the thermal degradative pathways of cellulose. The product distribution found when cellulose is pyrolyzed in the absence of a microwave discharge is similar to that found in conventional furnace pyrolysis. The major products are levoglucosan (27%), carbon dioxide (2–5%), water, and charred residue. However, the total heat-up and reaction times for even large pellets are reduced to less than 2–3 min when high-intensity microwave irradiation is employed. Effects of pressure and microwave power are reported. Low external gas temperature also prevents secondary reactions.     

MICROWAVE AND CONVENTIONAL PYROLYSIS OF A BITUMINOUS COAL

A high volatile bituminous coal was pyrolyzed by use of microwave energy and by traditional convective heating. In both cases the pyrolysis was conducted under vacuum to facilitate product recovery. The gas and liquid fractions produced on pyrolysis were analyzed by means of gas chromatography.

Processing by microwave energy was not usually successful unless a plasma initiation procedure was employed. This study found the addition of copper wires within the coal mass to be satisfactory for the purpose. Processing by microwave heating resulted in a higher yield of coal tar liquids compared to convective coal heating. The solid char product produced by the microwave process was highly porous and friable, an indication of a suitable feedstock for gasification.