基于PY-GC/MS的生物质组分间相互作用的热解实验

为研究生物质三组分间热裂解过程中的相互作用,利用热裂解-气相色谱/质谱联用仪（PY-GC/MS）联用的方法,对纤维素、木聚糖（半纤维素的模化物）和木质素进行单独热裂解及两两组分混合热裂解实验。单组分实验结果表明,在热解温度600℃、热解时间10s条件下纤维素的热解产物主要以左旋葡聚糖为主,木聚糖以乙酸和糠醛为主,而木质素主要以酚类物质为主。组分混合热裂解实验结果表明,纤维素促进了木聚糖热裂解生成更多的乙酸和糠醛,而木聚糖和木质素对纤维素热解生成左旋葡聚糖具有强烈的抑制作用;纤维素和木聚糖的存在大大促进了木质素热裂解生成酚类物质,而木质素抑制了木聚糖热裂解生成乙酸和糠醛。此外,研究还发现混合组分热解的相互作用受到热解温度和停留时间的影响。     

不同煤真空热解过程中气态产物的在线分析

利用高分辨质谱对在真空热解过程中淮北烟煤、无烟煤和天然焦形成产物进行实时在线检测,结合煤质结构和特征,通过图谱分析了煤种和热解温度对热解产物的释放规律.结果表明,较低热解温度时,热解产物组成随煤化程度变化较小;较高温度时,随煤化程度的升高,高分子量产物相对含量逐渐减少;随着温度的升高,烟煤和无烟煤高分子量产物所占比例明显增加;含氧基团在200 ℃～400 ℃开始释放,到600 ℃则主要生成CO2.     

温度对铬革屑热解产物及特性的影响

在热解终温为350~750℃的条件下,对铬革屑的热解产物及其特性进行研究,为其热解资源化利用提供实验支持。结果表明,550℃条件下热解液体产率最高,为46.82%。750℃条件下热解气体产率上升显著,热解气热值随温度的升高而上升。热解液体产物主要为含N类及N/O类物质。随热解温度的升高,液体产物含氧量明显降低。固体产物有机官能团迅速减少,C含量上升,同时六价铬含量迅速下降,绝大部分铬富集于热解焦。     

温度对铬革屑热解产物及特性的影响

在热解终温为350～750℃的条件下,对铬革屑的热解产物及其特性进行研究,为其热解资源化利用提供实验支持。结果表明,550℃条件下热解液体产率最高,为46.82%。750℃条件下热解气体产率上升显著,热解气热值随温度的升高而上升。热解液体产物主要为含N类及N/O类物质。随热解温度的升高,液体产物含氧量明显降低。固体产物有机官能团迅速减少,C含量上升,同时六价铬含量迅速下降,绝大部分铬富集于热解焦。     

利用热重-红外联用对生物质热解特性研究

采用热重-红外(TG-FTIR)联用技术研究不同升温速率对生物质热解特性影响。以氮气为载气,在室温和600℃区间,以3种升温速率(10,30,50℃/min)对生物质试样(麦秆)进行热解实验,确定了生物质起始分解温度,热解失重主要发生在快速热解阶段,升温速率越高,热解起始温度和失重速率越大;热解气体通过FTIR分析结果表明,热解初始阶段的气态产物主要是水蒸气和少量的CO及CO2,随着温度的升高,热解的主要气态产物变为CO、CO2、CH4以及小分子烃类。     

四种金属氯化物对纤维素快速热解的影响(Ⅰ) Py-GC/MS实验

通过浸渍的方式在纤维素上负载了四种金属氯化物(KCl、CaCl2、FeCl3和ZnCl2),采用Py-GC/MS装置对其进行快速热解并对热解气在线分析,考察各金属氯化物及其负载量对纤维素热解产物的影响。结果表明,负载金属氯化物能够显著降低纤维素的热解温度,其中负载CaCl2和FeCl3会抑制纤维素热解形成挥发性产物,而负载KCl和ZnCl2则不会。纯纤维素快速热解主要得到了以左旋葡聚糖为主的脱水糖以及一定量的呋喃类产物,和以羟基乙醛为主的小分子醛酮类产物。负载金属氯化物后都抑制了左旋葡聚糖的生成,其中KCl和CaCl2主要促进了纤维素解聚后脱水形成呋喃类产物,以及吡喃环开裂形成醛、酮、酸等小分子产物;FeCl3和ZnCl2则主要是促进纤维素解聚后形成脱水糖以及呋喃类产物。     

利用热重-红外联用对生物质热解特性研究

采用热重-红外(TG-FTIR)联用技术研究不同升温速率对生物质热解特性影响。以氮气为载气,在室温和600℃区间,以3种升温速率(10,30,50℃/min)对生物质试样(麦秆)进行热解实验,确定了生物质起始分解温度,热解失重主要发生在快速热解阶段,升温速率越高,热解起始温度和失重速率越大;热解气体通过FTIR分析结果表明,热解初始阶段的气态产物主要是水蒸气和少量的CO及CO2,随着温度的升高,热解的主要气态产物变为CO、CO2、CH4以及小分子烃类。     

抗生素菌渣的流化床快速热解特性

选取青霉素菌渣在微型流化床反应分析仪中进行了快速热解实验,研究了热解产物随温度的变化规律,并采用等转化率法和模型配合法对实验数据进行回归拟合,求算反应动力学参数,分析反应机理。结果表明:随热解温度升高,气体产量增加,焦炭产量减少,生物油的产量先增加后减少,在600℃左右时达到最大值,约为33.5%。而且温度的升高加快气体产物的转化速率,其中对CO和CH_4转化速率的影响要比H_2和CO_2明显。利用等温法求算出的气体产物(H_2、CH_4、CO_2和CO)的活化能平均值分别为20.88kJ/mol、39.81 kJ/mol、23.39kJ/mol和10.27kJ/mol,生成CH_4、H_2、CO_2、CO的难度依次下降;同一产物不同转化率下的活化能存在差异,表明不同反应阶段有不同的反应机理。热解过程中生成CH_4的反应符合1.5级化学反应,而H_2、CO和CO_2的生成符合2级化学反应。     

木聚糖高温水蒸汽气化特性及动力学研究

采用热重分析仪研究木聚糖在不同高温水蒸汽浓度氛围下的气化行为。研究表明,在水蒸汽气氛下,木聚糖的高温气化可以分为挥发分析出阶段(190⁶90℃)和半焦气化阶段(690690℃)和半焦气化阶段(690⁷70℃);当温度>700℃时,水蒸汽才能与热解反应完成后的焦炭发生反应,产生CO与H_2,然后进一步反应生成CO_2与H_2,此时水蒸汽才能达到催化反应气化效果;两个区间阶段所需的活化能均随着温度的升高逐渐增大;采用一级二段反应模型作为木聚糖高温水蒸汽气化阶段的动力学模型,理论曲线与实验数据拟合程度良好。     

利用固体磷酸催化热解纤维素制备左旋葡萄糖酮

以SBA-15为载体制备了固体磷酸,将其和纤维素机械混合后进行快速热解制备左旋葡萄糖酮（LGO）。通过Py-GC/MS（快速热解-气相色谱/质谱联用）实验,考察了催化热解温度、催化剂/纤维素比例对纤维素热解生成LGO以及其他产物的影响。实验结果表明,固体磷酸能够抑制纤维素热解形成左旋葡萄糖（LG）等产物,并大幅促进LGO的生成,从而高选择性地获得以LGO为主的热解产物。在热解温度为350℃以及催化剂/纤维素比例为1/1的条件下,可获得最高的LGO产率与相对含量,相对峰面积值高达68.6%。此外固体磷酸还能促进LG脱水形成LGO。     

利用固体磷酸催化热解纤维素制备左旋葡萄糖酮

以SBA-15为载体制备了固体磷酸,将其和纤维素机械混合后进行快速热解制备左旋葡萄糖酮(LGO)。通过Py-GC/MS(快速热解-气相色谱/质谱联用)实验,考察了催化热解温度、催化剂/纤维素比例对纤维素热解生成LGO以及其他产物的影响。实验结果表明,固体磷酸能够抑制纤维素热解形成左旋葡萄糖(LG)等产物,并大幅促进LGO的生成,从而高选择性地获得以LGO为主的热解产物。在热解温度为350℃以及催化剂/纤维素比例为1/1的条件下,可获得最高的LGO产率与相对含量,相对峰面积值高达68.6%。此外固体磷酸还能促进LG脱水形成LGO。     

基于Py-GC/MS的玉米秸秆快速热解实验研究

以玉米秸秆为原料,利用Py-GC/MS设备在不同热解条件下进行快速热解实验,并对热解气相产物进行在线检测分析,考察了热解时间、热解温度及ZSM-5催化剂对玉米秸秆热解特性及热解产物分布的影响.实验结果表明:热解温度越高,热解反应越充分,且热解温度为550℃时对应的热解产物品质最高,其中芳香族化合物最高达28.3％;随着...     

胜利褐煤快速热解特性

为考察热解温度对热解产物品质及挥发分残留的影响,在10 kg/h自制褐煤快速热解提质试验设备上,以胜利褐煤为试验原料,考察了400~900℃热解提质温度对热解产物产率、气体产物组成、半焦微观结构以及残余挥发分的影响。结果表明,随着热解温度的升高,半焦产率逐渐降低,气体产率升高,焦油的产率先升高后降低,700℃时焦油产率最大;热解气体中的CO_2随着热解温度的升高逐渐降低,H_2和CO含量随着热解温度的升高而增加;随着热解温度的升高,挥发分不断释放导致半焦含氧官能团以及高活性的小的缩合芳环减少;热解温度≥700℃,半焦残留的挥发分较低,固定碳较多,基本满足电石用焦的要求。     

废弃ABS电视机外壳热解试验研究

研究了温度、时间以及催化剂对废弃丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)电视机外壳热解及其产物的影响。结果表明,热解液体产物的收率随温度的升高和反应时间的延长而升高;同时,随温度的升高,液体产物中汽油和柴油的含量逐渐升高,而重油的含量逐渐降低。对比了氧化锌、三氧化二铁和FCC这3种催化剂对热解的影响。结果表明,采用FCC时热解液体产物的收率最高,同时FCC的加入使反应温度下降了100℃,使液体产物中汽油的含量增加了17.7%。通过对热解液体产物进行气相色谱-质谱联用分析可知,其主要成分及其质量分数分别是苯乙烯36.49%,4-苯丁腈为19.72%,α-甲基苯乙烯12.1%,乙苯9.69%。     

基于苯甲酰化的纤维素热解过程中典型脱水糖的定量分析

在固定床中对纤维素进行低温热解实验,采用苯甲酰化的方法,对收集的3种典型的脱水糖进行了深入研究。实验结果表明,基于苯甲酰化的HPLC-UV检测方法是一种快速、有效的糖类物质检测分析方法,满足纤维素热解产物中脱水糖的定量分析研究。纤维二聚糖和纤维三聚糖主要是通过纤维素随机断链形成的,而并非来源于左旋葡聚糖的二次聚合反应。聚合度越高的脱水糖在热解过程中更倾向于进一步反应形成其他产物。     

基于苯甲酰化的纤维素热解过程中典型脱水糖的定量分析

在固定床中对纤维素进行低温热解实验,采用苯甲酰化的方法,对收集的3种典型的脱水糖进行了深入研究。实验结果表明,基于苯甲酰化的HPLC-UV检测方法是一种快速、有效的糖类物质检测分析方法,满足纤维素热解产物中脱水糖的定量分析研究。纤维二聚糖和纤维三聚糖主要是通过纤维素随机断链形成的,而并非来源于左旋葡聚糖的二次聚合反应。聚合度越高的脱水糖在热解过程中更倾向于进一步反应形成其他产物。     

混配组分对基于KH_2PO_4/Al_2O_3催化剂的酚油醚化的影响（英文）

以KH_2PO_4/Al_2O_3为催化剂,针对以甲醇为烷基化试剂的酚油醚化体系,研究了5种混配组分(乙酸、甲酸、丙酮、呋喃、乙酸乙酯)对酚油醚化反应规律的影响。结果表明,丙酮对促进烷基酚转化为芳醚的作用效果最强。基于丙酮混配组分,500℃下探究了丙酮质量配比的影响,基于最佳丙酮添加量(50wt%),进一步考察了温度对反应体系的影响,并进行机理分析。结果表明,丙酮含量不高于70wt%时,液体收率随丙酮含量升高而降低,进一步提高丙酮含量时液体收率基本稳定。各丙酮含量下,液体产物中均未检出邻甲氧基苯酚或其它任何烷氧基酚。较高丙酮含量时烷基酚含量显著降低。丙酮含量为50wt%时,芳醚含量出现极大值(29.06area%),进一步提高丙酮含量,芳烃及其它组分显著增加,导致产物中芳醚含量降低。随反应温度升高,产物中的芳醚和芳烃含量分别在500和450℃时出现极大值。综合考虑液体收率和产物极性两方面因素,确定该反应体系的最佳反应温度为450℃,丙酮添加量为50wt%,最佳条件下产物中芳醚与芳烃总量达52.90area%。丙酮分子中的羰基与酚系物中的羟基发生作用,分解产生CO_2,同时烷基酚与烷氧基酚脱羟基后分别得到芳烃和芳醚两类主要液相产物。     

麦秸快速热解的试验研究

介绍了喷动流化床(喷动床)快速热解试验装置及方法,研究了主要影响因素———热解温度对麦秸热解气、液、固三种产品的产率和热解气成分的影响,采用色-质谱联用仪(GC-MS)分析了热解液成分。结果表明,热解温度为460~520℃时热解油产率最大,主要有醋酸、羟基乙醛、羟基丙酮、左旋葡聚糖、糠醛,油热值为17.0MJ.kg-1;热解气主要为CO2和CO,还含有少量H2、CH4和C2~C4的烯烃。     

混配组分对基于KH2PO4/Al2O3催化剂的酚油醚化的影响

以KH2PO4/Al2O3为催化剂,针对以甲醇为烷基化试剂的酚油醚化体系,研究了5种混配组分(乙酸、甲酸、丙酮、呋喃、乙酸乙酯)对酚油醚化反应规律的影响。结果表明,丙酮对促进烷基酚转化为芳醚的作用效果最强。基于丙酮混配组分,500℃下探究了丙酮质量配比的影响,基于最佳丙酮添加量(50wt%),进一步考察了温度对反应体系的影响,并进行机理分析。结果表明,丙酮含量不高于70wt%时,液体收率随丙酮含量升高而降低,进一步提高丙酮含量时液体收率基本稳定。各丙酮含量下,液体产物中均未检出邻甲氧基苯酚或其它任何烷氧基酚。较高丙酮含量时烷基酚含量显著降低。丙酮含量为50wt %时,芳醚含量出现极大值(29.06area%),进一步提高丙酮含量,芳烃及其它组分显著增加,导致产物中芳醚含量降低。随反应温度升高,产物中的芳醚和芳烃含量分别在500和450℃时出现极大值。综合考虑液体收率和产物极性两方面因素,确定该反应体系的最佳反应温度为450℃,丙酮添加量为50wt%,最佳条件下产物中芳醚与芳烃总量达52.90area%。丙酮分子中的羰基与酚系物中的羟基发生作用,分解产生CO2,同时烷基酚与烷氧基酚脱羟基后分别得到芳烃和芳醚两类主要液相产物。     

蔗渣碱木素的热裂解特性

利用热重分析法研究了蔗渣碱木素的热解特性,并利用TG-FTIR和Py-GCMS对碱木素的热解产物种类及分布规律进行了分析。结果表明,木素热解呈现宽温度区域,可分为4个阶段,主要裂解温度范围为200～500℃,在400℃左右失重率最大,残余物得率较高。TG-FTIR分析显示了木素热解过程中气体产物的释放规律,300～500℃为主要热解挥发阶段,大部分气体产物在400℃左右产率达到最大。Py-GCMS分析表明,木素的热解产物大致可分为杂环、苯类芳香族、酚类芳香族、酯和酸等化合物,在主要热分解阶段,随着热解温度的升高,苯类和酚类芳香族化合物的含量增多,600℃时酚类物质的含量最高。