微波辅助碱预处理对松木木屑热解的影响研究

使用微波辅助氨水(体积浓度5%)和Na OH(质量浓度5%)对松木木屑进行了预处理,并研究了对松木结构和热解性质的影响。结果表明,微波氨水预处理会破坏松木的结构,提高松木的纤维素含量和结晶度,但不能有效去除木质素组分,对松木的热解性质无明显影响。与之相比,微波Na OH溶液预处理可以更为有效地破坏松木结构,提高松木的纤维素含量和结晶度,并能去除20%的木质素组分,显著降低了松木的热解温度和活化能。但是,残留的Na离子会促进松木热解时产生积碳。通过水洗去除Na离子可以减少松木热解产生的积碳,促进松木热解。     

离子液体预处理对甘蔗渣快速热解产物的影响

采用1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([AMIM]Cl)和1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)两种离子液体进行甘蔗渣预处理研究,以水洗预处理甘蔗渣作为对比试验。使用SEM,BET,XRD和TG-DTG对预处理前后样品进行表征,并利用Py-GC/MS装置对样品进行快速热解,重点考察了产物中左旋葡聚糖、呋喃类及乙酸的含量变化。结果表明,采用离子液体[AMIM]Cl在140℃下预处理甘蔗渣效果较好,此时甘蔗渣的结晶度由50.7%降低为36.5%,而比表面积则从2.0 m2/g增加至4.0 m2/g,同时甘蔗渣的热稳定性提高。在该条件下预处理能够脱除甘蔗渣中87.5%的碱金属和碱土金属,有效促进了甘蔗渣快速热解转化为左旋葡聚糖。热解产物中左旋葡聚糖含量从未处理的10.5%提高至38.0%,乙酸含量由5.7%降低为2.5%,而呋喃类产物的变化较小。     

碱金属离子对生物质的催化热解及气化实验研究

以传统生物质(稻壳)与潜在生物质(毛竹)为实验原料,通过热重法对生物质热解特性进行研究,利用单元体气化炉研究催化剂对生物质气化特性的影响。结果显示:脱灰除去矿物质后,热解曲线向高温区移动,反应活性降低;加入碱金属离子后,半焦产率提高,热解向低温区移动,反应活性增强。加入碱金属离子后,气化合成气中Cx Hy浓度大幅增大,并随催化剂含量的增大而增大。气化过程中,CO浓度曲线出现两个明显峰区,加入催化剂使前峰区面积显著增大、前移。在催化剂作用下,毛竹、稻壳的热解、气化特性明显改善。     

生物质热解过程气体产物释放特性的研究

生物质热解是一种重要的热转化技术,同时也是生物质气化、燃烧与液化等热转化过程的初始阶段,因此生物质热解的研究具有很好的理论意义与应用前景。基于这样的背景,选用固定床反应器,以白松、花生壳和稻秸为生物质样品,对其慢速热解的各相产物、产率进行比较,然后对不同生物质的热解气体产物进行分析,最后深入考察碱金属催化剂(K2CO3)对于不同生物质催化裂解过程所产生的影响。结果表明,在相同慢速热解条件下,稻秸的制氢效果最为明显。在加入碱金属催化剂后,发现相较于白松和稻秸,K2CO3对于花生壳的催化制氢效果尤为显著。     

四氢萘预处理生物质快速热解制取酚类

文章提出一种以四氢萘(Tetralin,THN)为溶剂预处理生物质快速热解的方法,以实现生物质中羟基(氧)有效转移到酚类化合物中,降低热解油酸类含量。热解实验采用固定床反应器,考察了热解后气、液、固产率,采用气相色谱仪、气质联用仪及傅里叶红外光谱仪分别对热解气、液、固进行分析,结果表明,THN预处理能够有效提高核桃壳(Walnut Shell,WS)的液体产率。对热解后液体产物组分分析发现:THN预处理后液体产物中的酚类含量升高,酸类含量降低,且THN添加量越大,这种趋势越明显;当WS和THN质量比为1∶0.5时,液体产物中酚类含量为59.6%,较理论值(33.11%)增幅最大,且液体产物中几乎无酸类物质,对生物油品质提升效果最佳。     

生物质中K+、Ca2+对热解的影响及机理研究

为了研究K 、Ca2 对纤维素生物质热解的影响,利用热重—傅立叶红外(TG—FTITR)研究了通过室温水洗涤6、0℃热水洗涤以及0.5%硝酸洗涤方法等预处理玉米秸秆后的热解逸出特性。3种预处理方法的分析表明,不同的预处理方法对玉米秸秆结构及化学组成没有影响;酸洗好于水洗,能完全脱除K ,脱Ca2 为78%,水洗只能脱除K ;Ca2 、K 的脱除程度越深,焦残余量越少。预处理物料和原料的热解实验表明,K 、Ca2 在热解中起着明显的催化作用,促使玉米秸秆转化形成更多的羰基化合物、CO2和H2O。无K 、Ca2 等离子时,热解明显向形成含C-O-C基团等单键化合物转化,并促使液体产率增多;CO与CH4逸出几乎不受K 、Ca2 的影响。最后,从金属离子与生物质结合形式,解释了金属离子影响纤维素生物质热解的机理。     

花生壳和松木屑固定床低温热解特性的实验研究

分别以花生壳和松木屑为原料在固定床上进行低温热解实验,探究热解温度对热解产物产率的影响。利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对热解所得生物油组分进行定性分析,并对生物油中的愈创木酚进行定量分析。结果表明:花生壳和松木屑热解过程中半焦的产率都随热解温度的升高而降低;生物油的产率都随热解温度的升高先升高后降低,且都在500℃达到最大值,最大产率分别为13.14%和20.41%;热解气体的产率都随热解温度的升高而升高。两种生物质热解生物油中各类组分的含量随热解温度的升高发生不同的变化,其中愈创木酚的含量都随热解温度的升高先升高后降低,并在400℃达到最大值。     

生物质与含钒页岩共热解动力学研究

针对含钒页岩热值低、热解难度大、热解过程中钒转换率低的问题,文章提出了生物质与含钒页岩共热解的方法,并研究了升温速率对生物质与含钒页岩共热解过程的影响,以及生物质对含钒页岩热解过程的作用机理。研究结果表明:生物质与含钒页岩热解所需的活化能均随着升温速率的加快而呈现出先减小后增大的变化趋势,含钒页岩热解的最佳升温速率为20℃/min,生物质热解的最佳升温速率为25℃/min;在生物质与含钒页岩共热解的过程中,含钒页岩会抑制生物质的热解,但生物质热解产生的大量碱金属等成分会对含钒页岩的热解产生一定的促进作用;玉米秸秆灰分中碱金属及金属氧化物的含量高于锯末灰,这使得玉米秸秆对含钒页岩热解的促进作用大于锯末。     

生物质与污水污泥共热解特性研究

采用热重分析仪(TGA)对生物质与城市污水污泥单独及共热解基本热解特性进行了考察,并结合测定的生物质中纤维素、半纤维素和木质素含量对共热解过程热解特性的影响规律发现:升温速率为20℃/min时,污泥单独热解分为水分析出、挥发分析出和焦炭化3个阶段;由生物质单独热解特性分析可知,松木屑热解特性最优,花生壳次之,狐尾藻最差;通过不同生物质添加量时的共热解过程考察,得知较高的生物质添加量更有利于共热解过程的进行;结合共热解特性变化与生物质组成的关系可知,含纤维素和木质素较多的松木屑与污泥共热解时有明显的协同作用发生,含木质素较多的花生壳也有较为明显的协同作用,含半纤维素较多的狐尾藻协同效果不明显。     

高含灰量海藻热解产物及热解特性研究

对高含灰海藻进行水洗和酸洗预处理,比较了预处理前后海藻的基本特性及在700℃时管式炉热解产物成份,并进行了动力学特性分析。结果表明:高含灰海藻酸处理后,含灰量由34.9%降为12.4%,有机挥发份从56%升为64%,热值由8.89MJ/kg上升为17.65MJ/kg;高含灰量对海藻热解有明显影响作用,处理前海藻有机物有两次降解峰,而水洗和酸洗后海藻在500℃以下几乎降解完全;海藻在700℃时,热解产气率(87mL/g)低,焦油含量少(15%),经水洗和酸洗后的原料产气率高(195mL/kg),焦油得率36%;通过建立热解动力学模型,得到了原料的活化能E和频率因子。     

核桃壳与花生壳催化热解制氢的动力学研究

利用自制的热解反应炉,选取核桃壳与花生壳作为试验原料,以MnO2、Al2O3、CaO 3种金属氧化物为催化剂,进行了一系列催化热解制备氢气的研究.实验中着重对比研究了催化剂存在的情况下,两种原料热解时活化能的变化规律.分析了不同催化剂使用量对实验结果的影响,计算了物料催化热解制的反应动力学参数.结果表明,选择适宜的催化剂,可以提高果壳类废弃物热解过程的气相产率,同时能够降低反应活化能,使热解过程更加易于进行.     

有机钙盐预处理纤维素的热解试验研究

摘要：在管式炉上进行了预处理纤维素（CaFA纤维素）的热解实验，研究了预处理对纤维素热解特性的影响。样品红外压片分析显示预处理影响了纤维素组成单元吡喃环的稳定性，且CaFA纤维素出现了明显的羧酸根官能团振动。热解实验表明：预处理使得纤维素的半焦和气体产率增加，生物油产率下降。CaFA纤维素最大生物油产率为0.496(g/g)，相比未处理纤维素最大生物油产率降低19.1%。CaFA纤维素的气体产物中，CO含量减少，而CO2、CH4和H2含量增加，一定程度上提高了热解气相产物中的氧含量。GC-MS分析表明预处理对纤维素生物油组分具有明显的选择性，CaFA纤维素生物油中，大分子糖类及其衍生物的相对含量显著减少，而小分子酮类物质明显增加。     

生物质二次裂解制取氢气的研究

采用生物质热解及二次裂解的方法制取富氢气体.通过对生物质热解产生的气液体成份进行二次裂解,实现热解组分中焦油等含氢化合物的深度转化,提高产品气体中氢气的含量,同时解决了热解产品气中焦油不易去除的难题,得到洁净的富氢气体.实验选用稻壳为原料,分析了热解温度和物料滞留时间等因素对热解气体成份的影响,比较了热解气体和二次裂解气体成份的变化,同时分析了水蒸汽、催化剂等因素对裂解气体成份的影响.实验结果表明,热解温度和物料滞留时间的增加提高了热解气体中氢气的含量,二次裂解、水蒸汽和催化剂的引入都能在一定程度上提高产品气中H2的含量.实验最终表明,氢气体积含量可达到60%以上.     

不同溶剂对准东煤钠脱除及特性的影响

针对目前的研究热点准东煤,选取水、2种有机酸及3种无机酸,对准东煤进行浸洗.研究不同溶剂对碱金属脱除及其他特性的影响.结果表明,无机酸在脱钠方面效果较好,但也会造成有机质破坏等影响,而柠檬酸对于孔隙增大起到关键作用,醋酸对于碱金属脱除效果较好,表面破坏小,可提高准东煤的热解性能.水洗则影响最弱.     

木粉水解残渣热解特性实验研究

采用典型的木粉稀酸水解残渣,在热天平和管式炉反应器中进行了热解实验研究,重点考察了反应温度和样品中残酸的存在对热解过程和热解产物的影响。结果表明:水解残渣热失重900℃时的最终固体残留物高于未经稀酸水解的原生物质(达35%);水解残渣的三相产物规律与未经稀酸水解的原生物质类似,但是热解焦产率明显高于原生物质(为32%～45%);残酸对水解残渣热分解起到了催化作用,对气相产物的生成有促进作用;对于固相产物,在620～710℃以前水洗样品的产焦率低于未水洗样品。     

农业废弃物共热解试验及动力学研究

采用微机差热天平对稻壳、花生壳、小麦秸秆及其1:1混合样品的热解过程进行研究,并采用FWO法计算共热解反应的活化能。结果表明不同种类生物质共热解与单独热解存在相似性,可以分为干燥脱水、预热解、挥发分大量析出和残余物缓慢分解共4个阶段;3种混合样品热解的着火温度均低于单独热解时的平均值,稻壳与麦秆、花生壳与麦秆混合样品的失重率大于任意组分单独热解的平均值,活化能小于单独热解的平均值,而稻壳与花生壳混合样品的失重率小于单独热解的平均值,活化能大于单独热解时的平均值;不同种类生物质共热解过程具有明显的协同效应,且共热解的协同效应表现为两种生物质联合作用的结果,与掺混比例不存在线性叠加关系。     

煤热解过程中碱金属对碳黑形成的影响

通过分析担载碱金属Na的酸洗煤热解产物的浓度分布、化学结构与微观结构,研究碱金属对煤衍生碳黑形成的影响.结果表明煤热解产物的粒数与质量浓度分布分别在0.12μm与0.20μm附近存在峰值,无Na酸洗煤超细颗粒生成量较多;随着煤中含量增加,热解使Na先赋存于半焦中,抑制焦油的释放;之后过量的Na气化并抑制焦油向碳黑转化;Na可增加样品中含氧官能团含量,减少脂肪族化合物尤其是短链或支链化程度较高脂肪族化合物含量、增加芳香族化合物含量并降低芳香环稠化度;气化的Na可以造成碳黑微晶体晶格缺陷,形成一些嵌套或类晶体特异结构.     

烘焙对生物质热化学转化特性影响的研究进展

生物质是可再生能源的重要组成部分,储量巨大,但其含水量高、能量密度和热值低等缺点致使其研磨难度大、存储运输不便,难以资源化利用。本文对烘焙预处理技术的过程及特点、能耗分析和较为理想的烘焙标准进行了简述;并重点阐述了烘焙对生物质燃烧、热解和气化特性影响的研究进展。经烘焙处理后的生物质在炉膛内可快速、稳定燃烧,炉内温度迅速升高,产生的烟气量减少;热解产生的生物质焦油中水和乙酸含量明显减少,苯酚含量增加,热值总体升高;气化合成气品质明显提升,能量密度增大,总气化效率显著提高。此外,对烘焙预处理技术在城市固体废弃物处理的应用进行了简要的概述,并对其在生物质和城市固体废弃物研究方向上进行了展望。     

载镍橄榄石催化剂对棉秆热解的影响

为了揭示催化剂对生物质热解过程的影响,文章以新疆棉秆为原料,研究了橄榄石及载镍橄榄石(NiO-olivine)对棉秆热解产物的影响规律,并对其物理、化学性质进行表征。研究结果表明:催化剂对生物质热解起到双重作用,一方面,促进半焦的进一步热解,提高生物质热解过程中碳的转化率和原料的利用率,另一方面,对热解焦油的裂解具有较好的催化作用,促进了焦油和甲烷的裂解/重整反应,从而提高了气体产率,H2含量提高一倍。生物质热解过程中,催化剂表面的NiO被热解气还原形成单质Ni充当活性中心;随着热解温度的升高,催化剂的催化效果更加明显;随着NiO负载量的增加,催化剂的催化活性不断增强,当负载量大于7%时,催化剂的自还原消耗大量的热解气导致产气中的H2和CO含量大幅度降低,CO2和H2O含量增加。该研究结果有助于深入了解镍基催化剂对生物质热解的影响机制,为生物质催化气化提供参考依据。     

核桃壳热解分级冷凝产物分布特性研究

为研究热解温度、载气流量和冷凝温度对核桃壳热解产物分布的影响,在实验室研制的生物质热解与分级冷凝装置上对核桃壳热解进行实验研究,结果表明:液体产物收率随着热解温度的升高而增加,但增加速率逐步降低;载气流量对液体产物总收率及各级液体产物收率影响较小;冷凝温度对液体产物总收率影响较小,但对各级生物油的收率影响较大。GC/MS分析表明:热解温度为450~500℃时,酚类物质含量达到最大值;随着二级冷凝器温度的升高,二级生物油中酚类物质富集程度逐渐提高,酸类物质的富集程度逐渐降低,二级生物油的收率逐渐下降。