生物质溶剂液化及生物油品质提升技术综述北大核心

综述了生物质溶剂液化过程中原料、溶剂、催化剂、液固比、温度、反应气氛、压力、反应时间、停留时间、加热速率等因素对液化反应的影响。进一步分析了多种生物油提质改性的方法,主要有催化加氢、催化裂解、催化酯化、添加物质、乳化、重整制氢、萃取等,旨在为生物质液化条件的优化以及生物油的规模化应用提供依据。     

生物质溶剂液化及生物油品质提升技术综述

综述了生物质溶剂液化过程中原料、溶剂、催化剂、液固比、温度、反应气氛、压力、反应时间、停留时间、加热速率等因素对液化反应的影响。进一步分析了多种生物油提质改性的方法,主要有催化加氢、催化裂解、催化酯化、添加物质、乳化、重整制氢、萃取等,旨在为生物质液化条件的优化以及生物油的规模化应用提供依据。     

微藻粗生物油催化加氢提质：外加氢源影响

催化加氢是微藻粗生物油改性提质的有效途径,其中氢源是关键。探究了5种常规金属(铁、铝、锡、锌、镁)在超临界水条件下的产氢量,相同质量下铝的产氢量最大。在400℃、2 h条件下,以Ru/C为催化剂,以四氢萘为供氢介质对比了4种不同氢源(即微藻水热液化水溶物水热气化氢-M-HTL-H₂、小球藻水热气化氢-M-SCW-H₂、单质金属铝与水高温反应氢-Al-H₂及实验室氢-L-H₂)对微藻水热液化所得粗生物油的加氢提质效果。结果表明,无论何种氢源,提质产物中提质油产率最高,其中L-H₂所得提质油产率最高(87.6%),而M-SCW-H₂所得提质油产率最低(70.4%)。4种氢源对粗生物油具有不同的加氢提质效果,其中Al-H₂对生物油的脱氧效果最好(93.03%),同时提质油热值最高(43.05 MJ/kg);M-SCW-H₂的脱氮效果最好(86.11%);4种氢源对生物油的脱硫效果均达到90%以上。氢源对提质油成分组成影...     

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。     

生物质热解油精制改性用固体酸催化剂研究进展

综述了近年来生物质热解油的精制改性中所用固体酸催化剂,包括SO42－/MxOy以及分子筛两大类,对其应用范围以及优缺点进行了分析比较。指出目前以固体酸为催化剂的生物质热解油提质方法主要是催化裂解和催化酯化。根据生物油中化学组成的特点,将极性基团（羧基、醛基）转化为稳定的非极性基团（酯基、缩醛）的化学改性方法是生物油改性具有潜力的发展方向。     

生物油的精制及其研究进展

生物质是唯一可以转化为液体燃料的、对环境友好的、清洁的可再生资源。通过高压液化或热裂解方法可将生物质制备成类似石油的黏稠状物质-生物油。生物油的高含氧量、低热值和化学不稳定等特性在一定程度上影响了其广泛应用,因此必须对生物油进行精制,以改善生物油的品质。从催化加氢、催化裂解、催化酯化、烯烃改性等方面阐述了生物油的精制技术及其研究进展。     

碱土金属氧化物基催化剂催化热解生物质研究进展

快速热解是生物质高效转化利用的重要方法之一,然而其目标产物生物油因含氧量高、组分复杂等不足而难以直接利用。通过在热解体系中引入碱土金属氧化物基催化剂,可以将热解产物中的氧元素以CO₂和H₂O等方式脱除,从而实现生物油品质的提升。总结了典型碱土金属氧化物基催化剂对生物质催化热解过程中发生的酮基化、羟醛缩合、开环和侧链断裂反应及机理,讨论了催化剂类型（CaO、MgO、基于碱土金属氧化物的分子筛和活性炭等）、生物质原料、温度、催化剂用量、停留时间、催化方式、催化剂失活等因素对生物油产率与品质的影响,并对生物质催化热解制备高品质生物油及其应用进行了展望。     

生物质双级催化热解制备燃料化学品的研究进展

生物质热解所得目标产物生物油因高含氧量、组分复杂等问题难以直接应用,通过使用适宜的催化剂升级热解蒸气可实现生物油的脱氧提质。本文基于前人研究,首先总结了生物质催化热解中金属氧化物和分子筛催化剂的结构特点、催化原理与催化效果。然后详细介绍了微介孔复合型、金属氧化物/ZSM-5复合型双级催化体系的构建原理、催化模式及其对于生物质催化热解产物分布规律产生的影响,并说明了双级催化体系的可行性与实用性;同时概述了影响生物质催化热解的其他因素,包括原料特性、工艺参数、操作模式等。最后针对目前双级催化热解研究与发展中存在的问题,对进行双级催化模式的比较研究、改进催化体系以降低生产成本、发掘双级催化剂的多种使用价值等方向提出了展望。     

生物油提质改性研究进展

从乳化、催化加氢、催化裂解、催化酯化、重整制氢、萃取和膜分离等7个方面阐述了生物油的提质改性技术及其研究进展。认为生物油低热值、强酸性和高粘度等特性影响了其广泛应用,因此必须对生物油进行提质改性,除了从工艺过程方面入手外,选择合适的乳化剂、催化剂、萃取剂或半透膜以提高分离效果、降低成本并易于实现工业化将会是今后的重点研究方向。     

生物油金属水热原位加氢提质技术研究进展

水热液化技术可以将秸秆等木质纤维素类生物质转化为生物油,生物油提质可制备液体燃料和高附加值化学品。但生物油成分复杂,研发适宜的提质方法与工艺是当前的热点。金属水热原位加氢提质是一种新兴生物油提质技术,具有原料适应性广、成本低和效率高等优势,受到国内外广泛关注。本文从木质纤维素类生物质水热加氢提质原理、金属水热原位加氢最新研究进展及相关数值模拟方法三方面进行了综述,在此基础上指出目前该技术存在的主要问题,并指明未来研究方向。目前金属水热原位加氢提质过程活性氢和氢气作用机制尚不明晰;明确加氢催化剂与金属/金属氧化物的相互作用是制备高效加氢催化剂的关键;集总动力学和分子模拟等方法是金属水热原位加氢提质技术在理论计算领域未来的发展方向,有待进行深入研究。     

生物质热解利用中主要催化剂的研究进展

催化热解目前逐渐成为生物质转化利用技术的主要研究方向,相比常规热解,催化热解可以对生物油进行有效提质并且定向产生高值化产品。本文通过对近年来新兴的催化剂进行综述,包括分子筛类催化剂（ZSM-5、HZSM-5、USY等）、炭基催化剂、金属氧化物、白云石、整体式催化剂等,了解了目前生物质热解利用中催化剂领域内的最新研究进展。文中指出,良好的催化剂是保证反应顺利进行的关键,不同催化剂定向产生的高值化产品也有所不同,因此催化剂的正确选择对于生物油的提质起着重大作用。根据目前领域内所研究内容,本文还对各类催化剂的优缺点、产物特性进行了详细比较,并针对该技术现有问题提出了部分建议并进行展望,为以后生物质热解领域催化剂的研究提供了重要的理论依据。     

生物质热解油的精制方法研究进展

本文综述了近年来国内外生物油的精制改性技术,如催化加氢、催化裂解、催化酯化、水蒸气重整和乳化,对其优缺点进行了分析,总结了生物油热解存在的主要问题,并提出了未来发展的方向。     

预处理生物质催化热解制取生物油的研究进展

总结了常见的生物质预处理方法,分析了不同催化剂的添加对生物油特性的影响,最后讨论将生物质预处理和催化热解联合作用对热解过程及产物的影响。认为合理的生物质预处理方法能改善生物油的品质,应结合生物质原料特性"因材施教";同时应深入探究催化剂在热解过程中的作用机理,从而选择最佳的预处理方法和催化剂进行联合热解,达到优化生物油特性的目的。     

超临界乙醇技术原理研究与运用进展

综述了超临界乙醇在制备生物柴油中的主要技术,分析了在酯交换反应、酯化反应、液化反应制生物油以及生物油加氢升级中的原理及应用。研究表明,超临界乙醇的酯交换反应过程由三个连续可逆的反应组成,水和CO_2均能提高反应速率。在酯化过程中,乙醇、酸的浓度对过程存在显著影响,此外,动力学模型表明酸存在催化效应,因此水解及油酸本身存在酸催化效应及自催化作用。超临界乙醇被广泛用于生物质的液化过程,过程主要存在:(1)生物质裂解;(2)油份重整(涉及酯交换及酯化反应等);(3)结焦或结聚;(4)小分子组分气化;及(5)气体间相互反应等典型反应等;且升高温度有利于液化;液化过程中醇与水表现出协同作用。此外,在生物油的加氢升级过程中,超临界乙醇不仅作为一种良好的反应介质,也作为反应物与生物油中的酸类物质发生酯化反应,降低生物油的酸度,提高生物油的热值。因此,超临界乙醇在生物燃料的制备与升级中具有良好的应用前景。     

小球藻热解油在Ni-Cu/ZrO_2催化剂上的加氢脱氧

在小型固定床反应器中以Ni-Cu/ZrO2为催化剂,对小球藻热解油进行催化加氢脱氧,以改善生物油性能。利用XRD、H2-TPR、TG、NH3-TPD等技术对催化剂进行了结构表征。结果表明,Cu的加入有效促进了Ni-Cu/ZrO2催化剂活性相的表面分散,提高了该催化剂对小球藻热解油加氢脱氧反应的催化活性。在2 MPa、350℃反应条件下,随Cu/Ni的增大,Ni-Cu/ZrO2的催化活性先升高后降低,Cu/Ni质量比为0.40时的催化性能最好,连续运行3 h后所得精制生物油脱氧率达82.0%。Ni-Cu/ZrO2催化剂在反应过程中,表面结焦少,活性粒子及催化剂性能稳定,连续运行24 h后所得精制生物油脱氧率依然维持在77.0%以上。小球藻热解油经催化加氢脱氧所得的精制生物油,低位热值由31.5 MJ·kg-1提高至35.0 MJ·kg-1,40℃运动黏度由20.5 mm2·s-1降至9.5 mm2·s-1,且油品中水分更易于脱除。精制生物油中高级脂肪酸的含量减少,油品稳定性大幅提高。     

生物油催化加氢提质的研究和发展

本文研究生物油催化加氢提质方式,选取的生物油具有多种化合物,选择生物油模型化合物,运用两级加氢方式,构建模型处理方式,采用200加氢油加氢裂解工段与A100生物油催化加氢工段处理工艺,分别设置一级加氢反应器与二级加氢反应器温度与压力数值。验证催化加氢模型,生物油加氢之后具有26 106 kg/h水、2 04 9 0k g/h氢油流量、 17 3 3k g/h的消耗氢气量。分析能量参数,1k g汽柴油产品约消耗0. 4 3 1 9k g标准煤。通过生物油催化加氢提质为能源问题的解决提供一种重要方案。     

生物热解油精制改性研究进展

综述了近年来生物热解油的精制改性技术(如催化加氢、催化裂解、添加溶剂、乳化及催化酯化等),并对其优缺点进行了分析比较.根据生物油中化学组成的特点,指出将活泼极性基团转化为较稳定的非极性基团(如将羧基转化为酯基,将醛基转化为缩醛),是生物油精制改性十分有效的方法.     

微波快速催化热解生物质制备富烃燃油的研究进展

回顾了微波快速催化热解生物质制备富烃生物油的国内外研究现状,重点叙述了有效氢碳比(H/C_(eff))及催化剂对微波快速催化热解生物质制备富烃生物油的影响。指出可通过提高热解原料H/C_(eff)、选择合适催化剂来调节生物油烃类组分;着重介绍了不同H/C_(eff)生物质原料、HZSM-5催化剂等影响因素,并对微波快速催化热解生物质制备富烃生物油进行了展望。     

生物质能源转化技术与应用(Ⅲ)——生物质热解液体燃料油制备和精制技术

生物质能源是唯一可再生、可替代化石能源转化成气态、液态和固态燃料以及其它化工原料或者产品的碳资源。随着化石资源的枯竭和人类对全球性环境问题的关注,生物质能源替代化石能源利用的研究和开发,已成为国内外众多学者研究和关注的热点。本系列讲座主要讲述以生物质资源为主要原料,通过不同途径转化为洁净的、高品位的气体、液体或固体燃料。本讲主要综述了生物质高压液化、快速热解液化制备液体燃料油技术现状、工艺及设备,并在总结生物质热解液体燃料油特性的基础上,总结了生物热解液体燃料油的物理法精制技术(包括脱水、添加溶剂和乳化)和化学法精制技术(包括催化加氢、催化裂解、催化酯化、水蒸气重整)的研究现状,并对其精制机理、优缺点进行了分析。随着制备和精制技术的深入研究,生物质热解液体燃料油可望替代汽油、柴油等化石燃料而越来越受到人们的关注。     

不同催化剂对重质油加氢反应产物的影响

采用不同的加氢催化剂，在不同的实验条件下，考察了重质油中四组分的含量变化，烃组成、元素组成。并建立了重质油组成的分离、分析方法，对加氢重质油进行四组分分离，从而探究重质油性质在加氢过程中的转化规律。