玉米秸秆氨化汽爆处理及其固态发酵

在加氨条件下对玉米秸秆进行了汽爆处理(简称氨化汽爆)和固态发酵. 结果表明: 氨化汽爆同样可使秸秆中的半纤维素降解,并使玉米秸秆的酶解率提高到42.97%, 同时可使秸秆的有机氮含量提高1.27倍. 利用氨化汽爆秸秆进行固态发酵,可提高蛋白含量到23.45%,比不加氨汽爆的玉米秸秆提高了1倍. 而加过氧化氢的氨化汽爆不利于微生物发酵.     

分级处理秸秆的热解过程

利用热重-傅立叶红外联用分析仪(TG-FTIR)研究了麦秸、汽爆麦秸、发酵麦秸的热失重特性及其气体析出行为. 实验表明,热失重过程主要分4个阶段：干燥阶段(30~150℃)、过渡阶段(150~200℃)、热解阶段(200~600℃)、炭化阶段(600~900℃);析出挥发分的机理过程分为2步：热解初始阶段发生脱羟基、脱羧基、脱烷基和解聚反应,析出含C?O?C基团、醇、醛、酸、酮和CO2, CO, H2O, CH4等气体化合物,炭化阶段发生脱烷基、羰基等反应,先后依次析出CH4, CO2, CO等气体. 汽爆、固态发酵分级处理麦秸不仅使热解干气的产率降低约20%~30%,热解液的产率增加,而且热解液中羧酸类产量分别减少了30%和50%左右.     

汽爆秸秆膜循环酶解耦合丙酮丁醇发酵

利用新型的汽爆玉米秸秆膜循环酶解耦合发酵系统进行了丙酮丁醇发酵的研究,并对使用该系统所导致的丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum AS1.132)代谢的变化进行了讨论. 在稀释率为0.075 h-1的条件下,丁醇的产量为0.14 g/g (纤维素+半纤维素),最大丁醇产率达到0.31 g/(L×h),溶剂组成为丁醇:丙酮:乙醇65.3:24.3:10.4(体积比),纤维素和半纤维素的转化率分别为72%和80%,使用单位纤维素酶所产生的丁醇量为3.9 mg/IU,是分步水解批次发酵的1.5倍. 利用该系统使酶解和发酵分别在各自最适的条件下同时连续进行,减少了纤维素酶的用量,有效地解除了酶解产物对纤维素酶的抑制作用,并减轻了溶剂产物尤其是丁醇对微生物活性的影响,延长了发酵周期.     

变温调控对汽爆秸秆发酵产氢的影响

在以汽爆秸秆为原料,利用丁酸梭菌(Clostridium butyricum)同步糖化发酵产氢的过程中,存在着纤维素酶解和微生物发酵的最适温度不一致的矛盾,影响底物的转化和微生物利用。在发酵开始 10 h 和 30 h 的时候,分别进行两次变温调控,首先迅速升温至 45℃,保持 2 h 后又迅速将温度降低回到丁酸梭菌的最适发酵温度 35℃。这一变温调控能够促进纤维素酶解,并有利于微生物保持高活性。与恒温发酵相比,两次变温的最终产氢量提高1.2倍,纤维素和半纤维素的转化率分别为 75%和 88%。     

汽爆玉米秸秆脱毒及发酵丁醇工艺的实验研究

研究了不同脱毒方法对汽爆玉米秸秆发酵产丁醇的影响及发酵工艺。实验共考查了十种不同的脱毒工艺路线,结果表明:汽爆玉米秸秆经水洗预处理脱毒后,经酶解、离心去除沉淀物,并补加营养物质是一条较佳的工艺路线。在此基础上,进一步利用单因素实验和正交实验,考察了发酵温度、pH值、接种量、菌种种龄、培养基组成、发酵时间对丁醇发酵的影响,得到较优的丁醇发酵工艺条件为,发酵温度37℃,pH7.0,接种量7%,菌种种龄27h,培养基组成:酵母抽提物1.0g·L-1、KH2PO40.8g·L-1、MgSO4·7H2O 0.1g·L-1、(NH4)2SO42.0 g·L-1、FeSO4.7H2O 0.03g·L-1、尿素2.0g·L-1,发酵时间48 h。在此优化条件下,发酵液中起始糖浓度为50g·L-1时,丁醇的发酵浓度达到了9.42g·L-1。     

无污染秸秆汽爆新技术及其应用

基于秸秆与木材在化学组成和结构上的差异,提出对秸秆不加任何化学药品的低压爆破技术。在研究秸秆无污染汽爆作用机制的基础上,开发出了无污染汽爆技术清洁制浆、大麻清洁脱胶、秸秆制备腐植酸和活性低聚木糖等一系列创新方法。该技术不仅在秸秆综合利用上得到应用,而且还可应用于烟草加工、造纸工业、中草药提取和麻纤维清洁脱胶等行业。     

溶剂脱毒汽爆玉米秸秆对酶解以及发酵的影响

以脱毒对酶解及发酵的影响为研究对象,以酶解还原糖得率及发酵乙醇质量浓度为指标,采用溶剂萃取的方法对无催化汽爆玉米秸秆进行萃取脱毒。结果表明,酶解还原糖得率随着萃取剂及萃取方式介于34.85%和89.7%,酶解还原糖得率和发酵乙醇质量浓度与脱毒有机溶剂的沸点高度负相关,表明有机溶剂的残留是导致酶失活的主要原因。而对于所考察的溶剂,乙醇产率为0.47～0.49 g乙醇/g还原糖,表明有机溶剂残留对乙醇发酵并无显著影响。采用乙醚和丙酮的组合萃取,乙醇最高产率可以达到理论值的96.1%。     

汽爆秸秆处理含Fe(Ⅲ)废水的研究

采用静态和动态两种吸附方式 ,对汽爆秸秆吸附Fe(Ⅲ )的性能及动力学特性进行了研究。结果表明 ,在水样pH值为 2 .0 ,离子浓度为0 .42g/L时 ,汽爆秸秆对Fe(Ⅲ )离子的吸附效率为 71 .63% ,当流速为3mL/min时 ,动态饱和吸附量为 6.5 7mg/g。发现吸附过程符合Freundlich等温吸附曲线 ;并在此基础上求出吸附动力学方程式     

玉米秸秆快速热解

在不同传热状态下进行了玉米秸秆粉料的热解气化实验,探索了玉米秸秆快速热解制生物油的工艺条件. 结果表明:在480℃左右的温度下,实收45%左右的液体产品. 采用改进的固体热载体循环流化技术,秸秆粉料也能实现连续高温热解,不用富氧和蒸汽作流化剂,在700℃以上获得了热值大于11 MJ/Nm3的生物煤气.     

赤泥对玉米秸秆催化热解生物油的影响规律研究

将经过不同温度煅烧的赤泥与玉米秸秆按照一定质量比混合,在500℃下进行催化热解实验,研究赤泥对玉米秸秆生物油组成的影响规律。经TG-DTG和XRD分析发现：600℃煅烧后赤泥（RM600）中含水矿物失水,1 000℃煅烧后赤泥（RM1000）中碳酸盐类化合物分解完全,并且发生了烧结反应。对生物油进行GC/MS分析发现：经过干燥的赤泥（RM）和600℃煅烧的赤泥对羧酸酮基化反应具有明显促进作用,酸类的量降低,酮类的量相应增加,同时对呋喃类的生成也有促进作用。其中,干燥赤泥降酸作用更明显,玉米秸秆与赤泥质量比1：5时,生物油中酸类的量由未添加赤泥时的23.85%降至0.90%。此外,2种赤泥对糖类和醛类都有抑制作用,而1 000℃煅烧的赤泥发生烧结反应,催化作用大幅降低,对生物油组分影响较小。     

Liquid fuels from canadian peat by the waterloo fast pyrolysis process

Two Canadian peats from Quebec were pyrolyzed using the Waterloo Fast Pyrolysis Process (WFPP) technology with the objective of maximizing liquid yields. A young sphagnum peat (Sogovex) gave maximum yields of organic-liquids (moisture free basis) of 45% to 47% in an optimum range of 450° to 550°C at atmospheric pressure. Char yields decreased from 35% to 26% and gas yields increased from 12% to 17% over this range. The character of the liquid product changed significantly over the optimum temperature range, with the ratio of water-soluble to water-insoluble components decreasing from 2.3 to 0.6, with an accompanying decrease in oxygen content. Pyrolysis tests using an old black peat (Premier) gave similar results, although with some what lower yields of organic liquids and higher char yields. Upgrading tests on the peat oil done under hydrodeoxygenation conditions in collaboration with Battelle PNWL resulted in a yield of about 33% of the liquid feed as a gasoline-like liquid.     

生物质热解制燃料油及化学品的工艺技术研究进展

从生物质热解制液体燃料油(生物油)的收率和品质两方面论述了生物质热解关键技术和热解制备液体燃料工艺。通过对比分析了传统的生物质快速热解关键技术———热解反应器、加料技术、气-固快速分离技术及热解蒸汽快速冷凝技术的研究现状、难点和不足,并提出了新型生物质快速热解关键技术———旋转筛板热解工艺。同时针对现行生物质热解制燃料油工艺存在的不足,对比分析了4种热解制取燃料油工艺,并提出了汽爆、固态发酵的生化转化与快速热解相结合制取液体燃料的方法。     

玉米秸秆高浓度厌氧发酵的启动过程特性

高浓度厌氧发酵具有单位体积产气率高、原料处理量大、需水量小、能耗低等优点,同时存在启动难和易酸化的问题。以玉米秸秆为原料,研究秸秆高浓度发酵过程接种物、分批进料结合渗滤液回流对启动的影响。结果表明,分批进料结合渗滤液回流工艺可有效实现高浓度厌氧发酵系统的稳定启动,反应器启动运行22 d,以污泥为接种物的秸秆累积产沼气量为43.54 ml·（g TS）^-1,以湿法发酵的沼液为接种物的秸秆累积产沼气量为115.15 ml·（g TS）^-1。与以厌氧污泥为接种物的发酵系统相比,以湿式发酵沼液为接种物的高浓度厌氧发酵系统秸秆微观结构变化更明显,主要表现为半纤维的溶解;荧光原位杂交技术（FISH）结果也表明两种接种物系统的甲烷菌形态存在明显差异。     

废塑料制取液体燃料试验研究

利用热解法将废塑料制成高品质液体燃料是资源回收和避免二次污染的重要途径。为此,设计了一套连续给料的鼓泡流化床反应器,对废塑料在鼓泡流化床中热解的关键工艺参数进行了试验研究。通过对试验数据的分析,得到了热解温度对液体产率的影响规律、气体产物的主要成分及其所占份额,并计算了废塑料热解过程的能量收支关系,为废塑料制取液体燃料的工业装置的设计、运行提供了理论及试验依据。     

基于能量集成的秸秆生物质快速热解生命周期评价

生物质的流态化快速热解技术具有设备结构简单、液相产物得率高等优点,但反应过程中大量的循环流化气体需要加热至反应温度,因而存在能耗高的问题。针对我国农村秸秆分布广和集中处理运输消耗大等特点,在已有1000 t/a处理规模的中试基础上,提出了具有能量回收效率高、秸秆处理集约化的流态化快速热解系统。系统通过高温气相换热、冷凝与提馏相结合等方法,回收了占总需求66.02%的热量,得到含水率小于3%的热解原油及富水木醋液产品,并通过烟气燃烧供热实现了系统热量自给。通过生命周期评价表明,整个系统的温室气体排放为-428.42 kg CO₂ eq,与秸秆直接焚烧相比大幅度降低了对环境的影响。     

A catalyst for producing diesel fuels with improved cold flow characteristics

The aim of this work is to develop a catalyst for the hydroisomerization of a straight-run hydrotreated diesel fraction to allow the production of a diesel fuel with improved cold flow characteristics. Some catalyst samples containing zirconia modified with tungstate anions, high-silica zeolite, noble (Pt, Pd) or transition (Ni, Mo) metals, a binder (alumina), and promotors are synthesized. The samples are subjected to laboratory tests at temperatures of 250–360°C, a pressure of 3.0 MPa, feed hourly space velocities (FHSVs) of 1.5–3.0 h^–1, and an H₂/feedstock ratio of 1000 m³/m³. The target product yield relative to feedstock on GITs-1 (with Ni, Mo) and GITs-2 (with Pt, Pd) is 84.6 and 91.0 wt %, respectively, and the depression of the cloud and cold filter plugging points in comparison to the feedstock was 20°C for both catalysts. The possibility of producing a diesel fuel for a cold climate in compliance with GOST R (Russian State Standard) 52368–2005 or a winter diesel fuel in compliance with TR TS (Customs Union Technical Regulation) 013/2011 is shown.     

草浆黑液热解和燃烧碱回收过程硅元素的分布

热解作为一种生物质能源利用技术,有望为草浆黑液的碱回收提供新途径。利用10 kg·h^-1搅拌热解实验装置对麦草浆黑液开展了研究,分析热解半焦浸取与燃烧熔融物溶解两种绿液制备方式在总碱回收及硅元素分布方面的差异。结果表明：热解浸取法所获得绿液中包括碳酸钠和硅酸钠在内的总碱量与燃烧溶解法相比基本相等或稍高;浸取完成后有30%～40%的硅元素未溶入绿液而留存于固相即炭粉之中,主要赋存形态为Al、Ca、Fe和Mn等非过程元素的复合硅酸盐;由于数量可观的硅元素留存于固相,因此热解浸取法相比燃烧溶解法绿液硅含量较低,也因此碳酸钠与硅酸钠之比较高。热解浸取法的硅元素分布特性有利于后续的石灰苛化操作。     

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。     

生物质微波热解制备液体燃料和化学品的研究进展

微波热解是一种高效的生物质转化利用技术,具有独特的热效应和非热效应,可将生物质转化为液体燃料和化学品,能有效缓解能源压力,减少环境污染。本文着重探讨了生物质原料特性、微波吸收剂、催化剂对生物质微波热解制备高品质液体燃料和化学品的影响。原料特性的影响主要从生物质的水分含量、灰分含量和有效氢碳比三方面展开论述,催化剂包括金属盐、金属氧化物、ZSM-5、微波驱动型催化剂以及其他一些催化剂,如HY、MCM-41和碳基催化剂等。简述了生物质的微波热解特性、液体燃料的组成以及转化机理,并对现存的热解机理复杂、产物复杂不稳定、目标产物选择性差、催化剂易结焦失活、重复性差等问题进行了分析,展望了未来的发展方向,以期为生物质的高效转化利用提供依据。     

毕赤酵母摇瓶产木聚糖酶发酵条件的优化

对毕赤酵母摇瓶发酵产木聚糖酶的培养条件进行优化。单因素实验结果表明,该菌产木聚糖酶的最佳碳源为麸皮,最佳氮源为酵母膏;通过正交实验得到工程菌的最佳摇瓶培养条件为30℃、接1种量10％、初始pH5．5、初始甲醇含量1．0％;甲醇最佳诱导时间为18h,经优化后,木聚糖酶酶活达到1765IU·ml^-1。该酶耐热温度为70℃。