生物质油加氢脱氧精制研究进展

随着石油能源渐趋匮乏,生物质高温裂解制备生物质油备受关注。而生物质油中氧含量高达40%,这将影响生物质油的稳定性、极性、热值、粘度和酸性等,应必须对其进行加氢脱氧精制处理。文中介绍了裂解生物质油的组成分布和特点,阐述了裂解生物质油加氢脱氧精制的反应过程和影响因素。     

生物质油催化加氢脱氧（HDO）反应机理及催化剂研究进展

对近年来生物质油催化加氢脱氧催化剂的制备、催化性能和反应机理的研究进展进行了整理总结。重点对贵金属催化剂、过渡金属催化剂和硫、氮、碳、磷等金属化合物催化剂的制备方法、催化性能和作用机理进行了概述,并分析了加氢脱氧催化剂的失活原因,同时提出生物质油加氢脱氧反应催化剂的未来发展方向：三维有序大孔（3DOM）钙钛矿氧化物的应用可能在提高催化剂的催化性能有作用。     

生物油加氢脱氧研究进展

生物油是潜在的可再生能源,但由于含氧量高、低热值、化学性能不稳定和耐腐蚀性差等缺陷,影响其广泛应用,需进一步进行加氢脱氧处理。综述了近年来对生物油的模型化合物及实际油品的催化加氢脱氧的研究进展。     

酚类加氢脱氧催化剂研究进展

酚类加氢脱氧（HDO）是石油、煤基液体燃料和生物质油转化利用中的重要过程，催化剂在其中起关键作用。酚类加氢脱氧催化剂包括过渡金属硫化物、还原态金属催化剂、磷化物、碳化物和氮化物等。本文从活性、选择性、稳定性和催化机理等方面介绍了各类催化剂的研究进展。过渡金属硫化物重点介绍了负载的CoMoS催化剂和非负载的MoS₂，其中晶态MoS₂具有优异的活性和选择性。还原态金属介绍了负载的非贵金属（Ni、Mo和Co）、贵金属（Rh、Ru、Pd和Pt）和双金属（NiRu、Ni-Fe、Mo-Pt和Pd-X）等催化剂，并对不同的金属催化剂进行了比较。磷化物重点介绍了SiO₂负载的Ni₂P、MoP和CoP，Ni₂P/SiO₂具有很高的催化活性和选择性。碳化物主要是Mo₂C催化剂，其具有较高的芳环类产物选择性。氮化物主要是Mo₂N催化剂，其加氢脱氧活性仍有待提高。各类催化剂大多存在稳定性欠缺的问题，过渡金属硫化物主要是提高催化剂对水的稳定性，还原态金属必须重视杂质尤其是硫引起的中毒问题，可考虑与脱硫催化剂组合使用，磷化物应关注积炭和颗粒团聚。     

生物质油精制的研究进展

生物质油具有含水量高、含氧量高、热值低、黏度大、热不稳定和化学不稳定等特性,在一定程度上影响了其应用,通过精制可改善其品质,拓展其应用领域。本文综述了生物质油的特性以及生物质油改性精制技术的研究进展,包括乳化、催化裂解、催化酯化以及加氢脱氧技术,并提出生物质油的应用领域及改性精制方向。     

生物质裂解油催化裂解精制

在HZSM-5催化剂存在的条件下，生物质裂解油在固定床反应器内进行了催化裂解. 实验研究了精制生物油的产率受温度、催化剂粒度、质量空速、溶剂诸因素的影响程度. 在较佳的反应条件下，即质量空速3.7 h-1、温度380℃时，获得了较高的精制生物油产率(44.68%). 产物分析表明，精制油中的含氧化合物如有机酸、酯、醇、酮、醛的含量大大降低，而不含氧的芳香族碳氢化合物和多环芳香碳氢化合物含量有所增加.     

生物质裂解油技术研究进展

生物质是唯一能转化为液体燃料的可再生能源,生物质液化制取液体燃料及化学物品是生物质利用的主要发展方向。生物质液化主要包括裂解和高压液化两类。本文主要介绍了生物质纤维素裂解制备生物质裂解油的工艺、裂解反应器以及裂解油精制等。最后就我国目前的技术,提出了生物质制备裂解油的研究和发展趋势。     

生物质快速裂解油的催化裂解精制

在固定床反应器内采用不同催化剂进行了生物质快速裂解油的催化裂解。在温度340～420℃,质量空速2．9～5．6h^-1的条件下考察了催化剂、温度、重量空速诸因素对精制各产物产率的影响。结果表明,在重量空速3．7h^-1,温度380℃时,获得了较高的精制生物油产率,44．68％;用HZSM-5(50)催化剂得到了较高的有机相产率;而用高岭土催化剂时结焦量较低。催化剂再生实验表明,结焦是催化裂解中致使催化剂失活和使用寿命降低的主要原因。产物分析表明,精制油中的含氧化合物如有机酸、酯、醇、酮、醛的含量大大降低,而不含氧的芳香族碳氢化合物和多环芳香碳氢化合物含量增加了。     

生物油含氧化合物加氢脱氧反应机理研究进展

分析了不同原料制备的生物油含氧化合物的组成差异,综述了生物油中典型含氧化合物（酚类化合物、呋喃类化合物、醚类化合物、酸类和酯类化合物）的加氢脱氧机理,重点介绍了含氧化合物加氢脱氧动力学数据及反应路径;同时,还对生物油加氢精制过程进行了描述,主要论述了生物油加氢精制过程的机制以及O、S、N等杂原子在不同催化剂下的脱除活性;最后指出生物油加氢精制面临的问题是人们对其反应机理了解不够深入,而模型化合物加氢脱氧无法真实反映生物油的反应过程,今后应重点研究不同类型含氧化合物的相互作用和真实生物油的反应机理。     

生物质转化及生物质油精制的研究进展

目前,生物质热解和生物质液化是两种有效的生物质转化技术,其转化所得生物质油有望替代化石燃料。但是生物质油的高含氧量、低热值和化学不稳定性影响其广泛应用,对生物质油进行精制以改善生物质油品质,是当前研究的热点。介绍了生物质常用的转化技术——生物质热解和生物质液化,并比较了这两种工艺所得生物质油的特性,评述了油品精制工艺,为生物质油利用提供参考。     

生物质快速热解液化工艺研究进展

对近期国内外快速热解液化工艺研究进展进行了回顾。分别对生物质原料、反应器类型、生物质炭与灰分的分离、热解产物收集以及生物油产品特性等方面的研究进行了论述和分析,指出了生物质快速热解液化的研究方向。     

玉米秸秆棒状燃料热解过程和产物特征研究

以玉米秸秆棒状燃料为原料,在固定床反应器上探究热解温度对玉米秸秆棒状燃料热解过程和热解产品性质的影响。研究发现,随着热解温度的升高,热解气体产量增加,固体炭产量逐渐减少,生物油产量先增后减在450℃时达到最大值35.61%。对固体炭进行工业分析,发现其灰分含量较高;FT-IR分析表明:玉米秸秆棒状燃料的热解反应主要发生在650℃之前;SEM图显示断截面表现为蜂窝状的孔结构。生物油的GC-MS分析表明:在250~750℃下生物油的组成主要是呋喃、酮、醛和酚类等含氧化合物,其中酚类和呋喃类化合物是含量最多的物质;而在850~950℃下以多环芳烃类化合物为主。热解气的主要组成是CO₂、CO、CH₄和H₂,同时有少量的C₂H_n化合物,在250~450℃范围内,气体的主要组成是CO和CO₂,随着温度升高,CO、H₂、CH₄和C₂H_n逐渐增加,热解气的热值逐渐增加,在650℃下气体产品的热值已达到13.05 MJ/m³,当温度大于650℃后,热值增加速率变慢。     

炭基催化剂应用于热转化过程的研究进展

生物炭具有环境友好、来源广泛、成本低廉等优点,作为催化剂及催化剂载体被广泛应用于热转化过程,但存在易结焦失活、产物定向调控机理尚不明确等问题。对生物质炭基催化剂应用于热转化过程的研究进行了综述,介绍了生物质炭基催化剂制备、改性(杂原子掺杂和金属负载)方案的研究现状。从常规催化热解、微波辅助热解、焦油脱除、酯化合成运输燃料和水热液化5个方面对炭基催化剂的应用进行讨论,并指出探索催化剂深层次的催化机理以及构建具有多级孔隙结构的炭基催化剂以定向生产高值化学品是未来的研究方向。     

响应面法优化竹材热裂解制备生物油的工艺研究

为了提高竹材生物质流化床快速热裂解制备生物油产率,利用响应面法优化其最佳工艺条件.试验选择热裂解温度(450～550℃)、气相停留时间(1.5～2.5 s)和物料粒径(0.18 ～0.22 mm)三因素作为独立变量,采用中心组合设计建立模型和考察上述因素对生物油收率的影响.结果表明三因素对生物油收率具有显著影响而它们之间的交互作用均不显著.依据所得到的模型,在各因素设定范围内获得的最佳工艺条件为:热裂解温度519.0℃、气相停留时间2.1s、物料粒径0.18mm,生物油理论收率为58.17％.在该条件下进行的三次重复试验,竹材生物油的实际平均收率为57.85％,与模型预测值58.17％无显著差异.响应面法简便、高效,优化结果能给生物质流化床快速热裂解制备生物油制备工艺提供一定的参考.     

生物油的特性及其应用研究进展

生物质是新型的可再生能源,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。本文讨论了生物油的物理化学性质及组成成分,概述了近年来生物油的利用和改性技术;提出了生物油研究的主要问题和未来发展方向;作者认为,反应机理的研究、催化剂的开发、能源利用与提取有价值的化工产品相结合是生物油改性技术研究的主要方向。     

生物质快速热解制油试验及流程模拟

使用自主研发的流化床热解反应器对生物质热解制油进行实验研究,通过对不同实验温度450、500、525、550、580、610℃下得到的目标产物进行分析,得到了反应温度对生物油产率的影响规律。实验表明：550℃时,最大液体产率为42.5%（质量）;实验得到的不可冷凝气体的组分以CO、CO₂、CH₄和H₂为主,气相产物产率约为37.7%（质量）。在实验基础上,利用Aspen Plus流程模拟软件,建立了生物质热解制油工艺模拟流程,模拟分析了热解温度对生物油产率的影响,结果表明该模型能准确模拟实际热解过程,具有较好的适用性和可靠性。     

生物质热解液化制备生物油技术研究进展

介绍了国内外生物质热解液化工艺、主要反应器及其应用现状;简述了生物质催化热解、生物质与煤共热解液化、微波生物质热解、热等离子体生物质热解几种新型热解工艺;并对目前生物质热解动力学研究进行了总结;对未来生物质热解液化技术的研究进行了展望。     

稻壳快速热解制备生物油条件探索及产物分析

以稻壳为原料,通过流化床快速热解的方式制备生物油。初步考察了螺旋进料速率对流化床反应参数的影响。当进料速率由 4 kg/h 提高至 5 kg/h 时,床层温度明显下降,床层压差明显增加,燃气流量也明显增加,表明热解产物更多地发生了二次裂解反应。采用GC-MS对快速热解所得生物油的组成进行分析,采用TG-DSC考察生物油的热稳定性,表明在250~400℃ 之间,出现较强的放热现象,缩聚现象严重,并对其重要的燃料性能进行表征,pH值2.33,水分 24.0%,热值 16.3 MJ/kg,密度 1.17 g/mL,黏度 45 mm²/s(30℃)。     

稻壳快速热解制取生物质油的试验研究

目前生物质快速热解高温热解气主要利用间壁式冷却器进行冷凝,容易造成冷却管道的结焦堵塞问题,本试验根据流化床稀相输送特点、生物质的热解特性以及生物质油的冷凝收集特点,设计了生物质快速热解反应装置,改进生物质物快速冷凝系统,以稻壳为原料进行快速热解制取生物质油的试验研究,分别考察单因素反应温度、流化气量以及进料速度对生物质油产率的影响。试验表明:稻壳热解气能够快速顺利地得到冷凝,反应系统能够连续顺利运行,随着反应温度、流化气量、进料速度的增大,生物质油的产率都呈现先增大后减小的趋势。另外对产出的生物质油用气质联用设备进行了成分分析,得出了生物质油的主要成分,其中酸类、酮类、脂类以及酚类的含量相对较高。     

间歇式给料的生物质快速热解制油的实验研究

设计了间歇式给料的鼓泡流化床反应器,对生物质在不同的反应温度、不同的流化气速以及不同的床层高度等条件下的生物质热解进行了研究。结果表明热解温度是生物质产油率的主要影响因素,流化气流速和床层高度对产油率也有一定的影响。在最佳的反应条件下,生物质油的产率可达65%,其主要组分为有机酸和呋喃。