玉米秸秆和聚丙烯共催化热解试验

采用管式炉试验装置研究温度对聚丙烯催化热解、不同聚丙烯与玉米秸秆质量比对热解产物和催化剂结焦的影响.结果表明:在聚丙烯单独催化热解温度为550℃时,热解油产率最大、残渣率为0,产物主要为烯烃和芳香烃.HZSM-5使得汽油馏分增加,产物轻质化,当温度为600℃时,汽油馏分(C6~C12)质量分数达到93%~39%,不同温度下催化剂结焦率均小于1%.聚丙烯和玉米秸秆共催化时存在协同作用,热解产物以质量比1∶1为分界点,质量比大于1∶1,具有烃类产物分布,当质量比小于1∶1时,热解产物为含氧有机物,催化剂结焦量与原料的有效氢碳比具有负相关关系.当共催化质量比为1∶1时,热解油有害组分仅6.49%,烃类产率达71.7%,催化剂结焦率为1.92%.     

MCM-41/Hβ分子筛对小球藻制备生物油的催化热解

以小球藻为原料,选用MCM-41和Hβ两种分子筛催化剂,在固定床反应器上进行催化热解实验,研究了分子筛催化剂对小球藻热解产物分布、生物油物性和组成的影响。与直接热解相比,MCM-41分子筛催化剂使生物油产率下降7.06%,氧含量和含水率分别降至9.257%和7.804%,热值提高近8%,达到31.224 MJ·kg-1。小球藻经MCM-41和Hβ催化热解后,脂肪烃、醇类和含氮化合物含量都明显增加,同时酚类和羰基化合物含量减少。结果表明,两种分子筛均具有一定的催化脱氧功效,且MCM-41比Hβ更有利于改善小球藻热解油的品质和燃料用途。     

金属改性HZSM-5催化热解化工污泥制取轻质芳烃

采用热裂解-气相色谱/质谱联用方法(Pyrolysis-Gas Chromatography/Mass Spectrometry, Py-GC/MS),选择3种金属Zn, Ni和Fe改性HZSM-5沸石分子筛，对化工污泥催化热解制取轻质芳烃进行研究。在金属改性分子筛特性表征分析的基础上，重点讨论分子筛投加比及金属负载种类对催化热解特性，特别是轻质芳烃定向生成的影响。污泥与分子筛的投加比(IS：HZSM-5)为1：2时，污泥催化热解产物中含氧化合物的含量降至最低，轻质芳烃总量升至最高。金属浸渍改性使分子筛的强酸位酸量降低，更易发生择形催化反应。与未改性的HZSM-5相比，3种金属改性处理均能提高芳香烃总量和轻质芳烃的产率。Zn改性使甲苯和二甲苯产率分别提升至33.45%和29.47%,Ni改性使苯产率提升至22.68%,其中Zn改性HZSM-5催化热解轻质芳烃的总产率最高，达到84.96%。     

典型矿物质组分对工业污泥热解产物的影响

采用热裂解-气相色谱/质谱联用(Pyrolysis Gas Chromatography-Mass Spectrometer, Py-GC/MS)方法研究酸洗脱灰及特定矿物质添加对工业污泥热解产物的影响。研究表明,随着反应温度的升高和停留时间的延长,聚合反应加强,热解产物中芳香烃与烯烃含量大幅上升,含氧类与脂肪酸类化合物含量显著下降;酸洗对污泥灰分中Fe和Ca的脱除率分别达到89.19%和96.22%;酸洗处理及添加矿物质(CaO,SiO₂,Fe₂O₃)可有效去除热解产物中的含氧化合物,降低酸类化合物含量,增大碳氢化合物比例,提升热解产物品质;CaO对污泥的热解催化效果最佳,可显著促进芳香烃和脂肪烃化合物含量提升,SiO₂效果仅次于CaO,Fe₂O₃则具有较好的脱氧效果。     

纯化凹凸棒土催化废轮胎热解制取高值液态产物

为研究纯化凹凸棒土对废轮胎热解的影响,选取NaOH、HY-51、凹凸棒土（凹土,OA）和纯化凹土（PA）4种催化剂进行催化热解试验,利用主成分分析法分析催化剂对热解油组分变化的影响.结果表明：废轮胎非催化热解在550 ℃时产油率达到最高42.4%,4种催化剂均能提高产油率;热解油中脂肪烃含量随着温度升高而降低,而芳香烃逐渐成为主要组分;NaOH和HY-51可提高脂肪烃的含量,后者对芳香烃的影响更大;OA则能促进环烯烃的生成并催化单环芳烃转化为多环芳烃;PA能够有效地催化脂肪烃向单环芳烃转化.分析结果表明,PA在催化废轮胎热解制取高价值液态产物方面具有很好的应用前景.     

呼伦贝尔褐煤负压热解特性研究

利用改进的格金低温干馏仪考察了呼伦贝尔褐煤的负压热解特性.研究表明,随着热解压力的降低(101.32kPa降到20.32kPa),半焦产率减少0.83%,焦油产率增加1.27%.通过对热解产物组成的分析发现:随着热解压力的降低,半焦中碳元素含量减少,氧元素含量增加,半焦整体结构变得松散;热解焦油中中性化合物的含量随热解压力降低呈下降趋势,酸性化合物的含量呈升高趋势;焦油中轻质组分含量随热解压力的降低逐渐减少,可能是轻质烷烃和烯烃发生裂解反应生成了气态烃类物质进入热解气中;重质组分逐渐增多,可能是煤中本应留在常压热解半焦中的组分随热解压力的减小挥发逸出进入焦油组分.     

玉米秸秆微波热解研究

为了研究玉米秸秆形成可再生能源,通过热解可转化为液体燃料—生物油,利用微波加热,考察了玉米秸秆热解制备生物油的情况.结果表明:玉米秸秆的影响因素很多,包括微波功率、热解温度、时间、加料量、添加剂等;最优工艺条件为:当热解温度500℃、处理量0.3 kg/kW、热解时间15 min、堆密度大于0.40 kg/m3、碳的添加量为秸秆的5%~10%时,生物油产率最大,达到56%.     

城市污泥与玉米秸秆共热解重金属的形态变化

采用重金属简单连续提取法提取城市污泥与玉米秸秆共热解所得炭粉中不同形态的重金属,利用电感耦合等离子体质谱仪检测Cr,Ni,Cu,Zn,Cd,Pb以及各重金属不同形态的含量,考察污泥秸秆共热解前后重金属形态的变化规律.结果表明:在不同热解条件下得到的炭粉,与热解前污泥比较,各形态重金属的可交换态和可动员态明显下降,在700℃热解温度下,残渣态比例明显增加到99%以上.随着秸秆添加量的增加,残渣态比例有所下降,但仅有0.01%～0.1%,且在30%的添加量下,残渣态比例下降最少.热解能使重金属由具有一定环境毒性的可交换态与可动员态转化为对环境基本无害的残渣态.     

热解条件对秸秆热解特性及生物炭产率的影响

为明确秸秆废弃物生物炭制备过程中的热解特性及其与生物炭产率之间的关联,探寻秸秆废弃物制备生物炭的最佳热解条件,以4种不同类型的秸秆废弃物为研究对象,通过热重模拟结合秸秆废弃物的组分特征,考察秸秆废弃物种类、热解终温、升温速率对秸秆废弃物热解特性及生物炭产率的影响.结果表明,4种秸秆废弃物在热解过程中其最大失重量和最大失重速率均出现在热解阶段,最大失重速率排序为:小麦秸秆＞玉米秸秆＞水稻秸秆＞芦苇秸秆,与秸秆自身的纤维素含量相关.统计分析表明,秸秆废弃物种类、升温速率、热解终温、终温保持时间对生物炭产率均有显著影响.热解终温越高、升温速率越大、保留时间越长,生物炭产率越低.热解终温、升温速率对秸秆生物炭产率的影响规律均与热重模拟实验结果相吻合.综合热解特性、生物炭产率统计分析结果及能耗,选定生物炭的最佳制备条件为以10 ℃/min的升温速率升至500 ℃,保持30 min.     

催化剂对CH_4气氛下的煤热解特性的影响

采用3种活化CH_4的方式,利用管式炉分别考察了在CH_4气氛下添加2、Ni/Al2O3、Mo/HZSM-5这3种物质对煤热解特性的影响.结果表明,相比于N2气氛,CH_4气氛下热解产生的焦油增多,焦油中杂原子化合物减少,半焦中硫、氮质量分数降低.在CH_4气氛中添加3种物质均能使热解时产生的焦油品质提高.添加H_2使得热解的气体产率(体积)增加,半焦产率降低,但半焦的元素成分无明显变化;添加Ni/Al2O3使得气体产率增加,焦油中轻质组分增多,半焦中的硫含量降低、氮含量增高.添加Mo/H_ZSM-5使得气体产率下降,焦油中芳香族化合物增多,半焦的碳缩聚程度加深.     

FCC汽油催化裂化降烯烃反应规律的考察

采用微反-色谱联合的方法,考察了反应温度、反应时间及剂油质量比对原料油催化改质的产品分 布、低碳烯烃(乙烯、丙烯和丁烯)产率和改质汽油族组成的影响。结果表明,原料油经催化改质后,烯烃质量分数大 幅度下降,由原料中的42.6%降至13.4%,满足汽油新标准的要求,而异构烷烃和芳烃质量分数有较大幅度增加,分 别由原料中的28.4%、18.2%增至40.4%、35.7%,可以预测FCC汽油在降低烯烃质量分数的同时,辛烷值不会降低, 并且还会增加低碳烯烃的产率,可达25%左右。此外,提高反应温度、延长反应时间、增加剂油质量比均有利于降低 改质汽油的烯烃质量分数,增产低碳烯烃。     

不同形态钠对伊敏褐煤碳黑生成特性的影响

为揭示褐煤的碳黑生成特性与Na在煤衍生碳黑形成过程中的作用,采用电感耦合等离子体发射光谱仪、X射线光电子能谱仪和傅里叶变换红外吸收光谱仪研究分别担载了空白、物理吸附态Na (ANa)与离子可交换态Na (INa)的酸洗伊敏褐煤在沉降炉中不同停留时间下热解所产生碳黑的产率、表面与整体化学特性.结果表明:在表面增长阶段,褐煤的碳黑产率增幅远超焦油产率降幅;当停留时间足够长时,碳黑产率有所降低,含氧官能团含量升高;担载Na可以降低碳黑产率,但INa对碳黑的抑制作用比ANa强得多,且INa可以使热解气溶胶中醚与砜的含量升高.这些现象说明:在褐煤二次热解过程中,小分子芳香化合物、脂肪族物质与轻质气体也会通过表面增长提高碳黑产率.褐煤热解气中含氧物质可以在停留时间足够长时表现出对碳黑的氧化作用. INa可以保持与焦炭或挥发分之间有机结合状态,在一次热解过程减少初级焦油释放,在二次热解过程中促进挥发分与含氧物质结合;而ANa在一次热解过程中作用不明显.在二次热解过程中,气化的ANa与INa抑制碳黑形成的作用机制相同.     

页岩油泥催化热解研究

在管式反应器上,考察了页岩油泥在不同催化剂（ Al2 O3、K2 CO3、Fe2 O3）及比例（质量比为13、15、110）下的热解行为,着重研究了催化剂对产油率和热解油馏程的影响。结果表明：油泥催化热解效果良好,碳酸钾在15时,产油率达到44.08%,氧化铝在13时,产油率达到45.42%,与无催化剂相比,分别提高了28.97%和32.89%。对馏程的促进方面,氧化铁表现突出,在15和110时,均使得重、柴油含量下降,汽油含量上涨。催化热解是按碳正离子机理进行的,重质油发生裂化反应,烷烃出现聚合反应,均提高轻质油的产量。     

MOF型Ca0.7Nd0.3CoO3对木质素热解的催化性能研究

催化热解是木质素资源化利用的一种有效途径。采用溶剂热法合成三元金属?有机框架（MOF）前驱体,通过焙烧调控制得钙钛矿Ca_1?x Nd _x CoO₃（CNC?x）,考察了其催化甘蔗渣木质素（BL）热解性能和再生性能,分析了气液相产物组成分布规律。结果表明,800 ℃焙烧制得的CNC?0.3表现出良好的催化BL热解性能,在温度为200~500 ℃时,热解活化能由64.24 kJ/mol降低至58.92 kJ/mol;与BL热解相比,气相产物收率降低,固相产物收率增加,液相产物收率由15.11%提高至17.94%;液相产物主要包括苯酚类、愈创木酚类、紫丁香酚类、苯醚类等芳香基含氧化合物,芳香基含氧化合物的总选择性比纯BL热解时提高了11.0%;经过5次循环再生,CNC?0.3仍具有良好的结构和催化稳定性。     

煤与废塑料共液化及其供氢作用的研究

进行了一系列煤与废塑料的单独和共液化试验。各种塑料的单独液化试验发现 ,高密度聚乙烯 ( HDPE)比较难以液化 ,但在高温下可获得较高的油产率。使用钼灰( FAMo)作催化剂 ,进行先锋褐煤与废塑料共液化 (通常 1∶ 1混和 ) ,试验结果表明 :煤与低密度聚乙烯 ( LDPE)、聚丙烯、聚苯乙烯共液化的油产率高达 60 .3%～ 78.1 % ,转化率均达 95 %以上。与煤和塑料单独液化时油产率的加权平均值相比 ,煤与废塑料共液化试验的油产率增加 5 .1 %～ 2 2 .6% ,氢耗降低 7.7%～ 1 7.9%。反映出煤与废塑料在液化反应中具有协同效应 ,且塑料在共处理过程中起着供氢体的作用     

潲水油碱催化制备生物柴油

以潲水油为原料,以碱为催化剂,催化酯交换制备生物柴油的生产工艺。得出在碱催化下,潲水油允许的最大酸价为10 mgKOH/g;较佳的工艺条件为:反应温度60~65℃;反应时间80 m in;m(醇):m(油)为1:5;催化剂的量为油重的0.9%;所得到的生物柴油的性能完全达到与石化0#柴油的性能指标相当,产率可达90%,甲酯含量为85%。     

城市污泥与玉米秸秆共热解制备吸附剂的研究

以资源化为目的,将城市污泥与玉米秸秆共热解,研究了热解条件和配比对固体产物吸附性能的影响.以徐州污水处理厂脱水污泥为原料,通过加入不同含量(0～70%)的玉米秸秆,在不同的温度下共热解制备出了含碳吸附剂.结果表明:在400～600℃范围内,吸附剂碘值随热解温度升高而下降,700℃时的碘值又明显升高;吸附剂的碘值随秸秆比例的增大而提高,而比表面积随热解温度和秸秆量提高而增大,最高达150 m2/g.吸附剂的孔径分布较宽,以中孔为主,微孔所占比例较小.总孔容随热解温度的升高而增大,随秸秆量增大而下降,但微孔比例上升.共热解法制备的吸附剂的碘值和比表面积与化学法制备的污泥吸附剂相当.     

生物质催化热解油的GC-MS分析

通过酸洗脱灰及脱灰后添加催化剂DHC-32等不同预处理方式处理的玉米秸秆为原料,在小型固定床反应器上制取生物油,用GC-MS分析技术对生物油的成分进行分析。研究结果表明:矿物质的存在降低了热解油的产率,矿物质和催化剂对生物油中化学组分具有显著影响。     

生物质热解油及乳化油特性的研究

为了拓宽生物油的应用领域,采用间歇式给料的鼓泡流化床对典型生物质(桦木屑、玉米秸秆和稻壳)的快速热解进行了试验,对生物油、柴油与稻壳油混合的乳化油进行了分析.结果表明:木屑生物油的产率最高,生物油的热值为16～18MJ/kg,其主要成分为酸类、酚类、呋喃类、醇类和烷烃类.针对生物油难于利用的特点,将生物油与柴油乳化混合,对其乳化比例和理化特性进行了研究,发现乳化油比生物油更稳定,乳化方法简单、可行.     

稻草在氯代1-烯丙基-3-甲基咪唑([AMIM]Cl)离子液体中的热解

进行了稻草在离子液体氯代1-烯丙基-3-甲基咪唑([AMIM]Cl)中的热解反应,考察了反应温度、稻草与离子液体的质量比及反应时间对产物产量的影响,得到较佳工艺条件是:稻草与离子液体质量比为0.4,热解温度240℃,反应时间为30 min.生物油收率均在28%～30%.对热解得到的产物生物油进行GC-MS分析显示:其成分复杂,生物油中有醇、酚、醚、酯及芳香烃类物质的存在.离子液体可以回收利用.