生物质微波催化热解制备高值产品的研究进展

生物质微波热解具有反应速率快、能量利用率高等优点,但存在产物选择性不高、品质较低等问题,结合催化剂使用,具有制备高值产品的应用潜力。本文对生物质微波催化热解的研究进展进行了综述,介绍了微波催化热解的机理、反应体系、热解产物等对制备高附加值产品的影响。简述了微波催化热解的机理,从原料、微波吸收剂、催化剂三个方面对微波催化热解体系进行讨论,介绍了不同种类原料对产物产率的差异、不同催化剂对于产物选择性的区别。分析了不同提高产物产率和选择性的方法,指出优化和改善催化剂特性使其具备复合功能、开发大型微波反应器、产物定向富集和转化是目前仍需解决的问题。为生产富烃生物油、高性能生物炭等产品,进而推广到工业应用提供参考。     

生物质催化热解制备低碳烯烃的研究进展

随着我国原油对外依存度增加和国内烯烃供需矛盾加剧,烯烃原料供应紧张,制约了低碳烯烃行业发展。因此,扩大烯烃原料种类、采用非石油原料生产低碳烯烃有着重要意义。生物质作为原料用于制取烯烃有着广阔的研究前景。催化热解制备低碳烯烃工艺简单,克服了传统气化-合成技术制备过程复杂和周期长等缺点。然而,生物质催化热解制备低碳烯烃工艺过程也存在诸多影响因素,如生物质原料特性、催化剂类型和热解工艺条件等。本文着重讨论了原料种类、氢碳有效比、碱金属及碱土金属、温度、催化剂与原料比、反应装置、热解方式和催化剂种类等因素对低碳烯烃产率的影响,其中催化剂是提高低碳烯烃产率的关键因素。目前,ZSM-5分子筛催化剂广泛用于该工艺研究中;由于其易积炭快速失活,催化剂改性成为了研究的热点。针对现研究中改性方式较为单一且改性过程中存在的不足,提出了两种可行的分子筛改性方法。此外,鉴于还未见专门用于催化热解制备低碳烯烃的反应装置,文中给出了一个反应器设计参考性的意见。     

生物质选择性催化热解制备芳香烃的研究进展

芳香烃是一种重要的化工原料,生物质常规热解难以形成大量的芳香烃,但在催化热解条件下可显著提高芳香烃的产率,由此可望提供一种新型的芳香烃制备方法。首先阐述了生物质催化热解生成芳香烃的机理,包括综纤维素经解聚、开环和芳构化等反应生成芳香烃;木质素由小分子酚类生成芳香烃。随后讨论了原料、催化剂、预处理及工艺条件等因素对生物质选择性催化热解生成芳香烃的影响,并提出了生物质热解制备芳香烃工艺参数优化方案。     

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。     

生物质催化热解制备左旋葡萄糖酮的研究进展

左旋葡萄糖酮是一种重要的手性合成子,催化热解生物质制备左旋葡萄糖酮具有经济、环保等特点,是生物质资源开发与利用的又一新平台。本文综述了催化热解生物质制备左旋葡萄糖酮催化剂的研究现状,着重介绍了无机酸、固体酸、固体超强酸、氯化物等催化剂对热解制备左旋葡萄糖酮的影响。阐述了各催化剂的优势与局限性：无机酸催化剂价格低廉、催化效率高,但原料预处理复杂、易腐蚀设备且难以回收;固体酸催化剂腐蚀性较小,易于分离回收,但催化效果较弱;固体超强酸催化效果良好且易于回收利用,但制备过程较为复杂;氯化物催化剂价格便宜、易于获得,但催化效果不佳。开发安全高效、绿色环保、可回收利用的催化剂是今后热解制备左旋葡萄糖酮的研究热点和难点。     

生物质的微波热解技术研究进展

生物能源化转化技术是当今能源领域的热点之一,生物质微波热裂解技术被广泛认为是该领域中具有超强的发展前景技术。从生物质微波热解制油、生物质微波热解制取生物炭、生物质微波热解制取合成气以及生物质微波热解多联产技术等几个方向总结了国内外生物质微波热解技术的研究现状和趋势,最后提出了生物质微波热解技术的几点建议。     

生物质的微波热解技术研究进展

生物能源化转化技术是当今能源领域的热点之一,生物质微波热裂解技术被广泛认为是该领域中具有超强的发展前景技术。从生物质微波热解制油、生物质微波热解制取生物炭、生物质微波热解制取合成气以及生物质微波热解多联产技术等几个方向总结了国内外生物质微波热解技术的研究现状和趋势,最后提出了生物质微波热解技术的几点建议。     

木质素类生物质催化热解制备精细化学品研究进展

能源和环境是当今世界的两大挑战,将生物质转化为燃料和化学品是应对该挑战的低碳方案。其中,催化热解木质素获得燃料和化学品是低碳方案的重要部分。本文以能源和环境问题为出发点,阐述了木质素催化热解制备燃料和化学品的可行性和必要性,并对催化裂解行为、催化裂解过程和催化产物等方面的国内外研究现状进行了系统介绍。文章首先对木质素的结构和转化过程进行了概述;然后从催化热解行为、催化热解产物以及催化剂的研究现状等方面进行了系统阐述,并对现有的催化木质素热解过程的机理研究进行了讨论。通过对木质素催化热解制备燃料和化学品的发展前景、技术瓶颈以及逻辑方面进行评估表明,木质素转化为燃料和化学品过程中提高产品的产率和能量效率是今后的总体目标,而原料供给和生产、催化剂开发、产品分离纯化、反应机理和动力学以及计算模拟等方面将是深入研究木质素高效利用的重要研究内容。     

生物质快速热解装置研究进展

当今化石能源日渐枯竭和环境压力日益加重是亟待解决的问题,而生物质热解液化技术被认为是解决能源紧张的潜在方法,尤其是生物质快速热解技术。随着生物质快速热解技术与工艺不断成熟,需要快速热解装置不断放大以提高处理量,以实现生物质快速热解的工业化。生物质快速热解装置复杂且多样化,在装置的放大过程中,各系统的合理选择是难点。本文首先对生物质热解机理、快速热解过程的粒径选择和前处理进行了简述,并对快速热解流程中的进料系统、供能系统、热解反应器和快速冷凝系统4个关键系统进行了综述,着重介绍了快速热解反应器的类型及其特点,提供了该4个关键系统的选择及研究趋势。流化床反应器具有易放大、可以较好地实现自热式快速热解的优点,本文总结出流化床式反应器是目前研究的热点。在保证产品品质下,设备易放大、稳定实现自热式、流程能耗低、运行稳定安全等是快速热解装置未来的研究方向。     

生物质快速催化热解制氢的研究

在自制的固定床反应器上以水葫芦为原料进行快速催化热解制氢研究,考察了反应温度及4种催化剂（NaCl、Na2CO3、KOH和分子筛HZSM-5）在不同反应温度下对热解气产率、气体成分及Hz产率的影响。结果表明：无催化剂条件下,随着反应温度的升高．热解气产率、H2的体积分数及产率上升;催化剂的添加能够改变热解气中各成分的含量。除Na2CO3外,在其它3种催化剂作用下．H2的体积分数显著提高．CO2的体积分数显著下降．CO的体积分数有所下降。CH4的体积分数有所提高;另一方面,升高反应温度有助于提高催化剂的催化效果,不同催化剂的催化热解效果并不相同,其中NaCl、分子筛HZSM-5和KOH均能提高H2产率．达到催化热解制氢的目的,而Na2CO3的催化效果并不明显。     

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。     

生物质快速热解液化技术的研究进展

本文论述了生物质热解关键技术和热解制备生物油的工艺原理,同时综述了国内外快速热解反应器的现状.重点分析了传统的生物质快速热解关键技术--加料技术、气--固快速分离技术及反应温度、升温速率等因数的影响,提出了目前生物质热裂解液化技术的难点和液化燃料油的利用和开发技术的发展方向.     

微波热解生物质的催化剂和吸收剂研究进展

对目前存在的微波吸收剂、催化剂进行了分类,综述了不同的催化剂和微波吸收剂在生物质微波热解中的应用,并提出了存在的问题和对未来的展望。     

生物质热解研究进展

当今社会面临着能源短缺和环境破坏日益严重等问题,生物质能源作为可再生绿色能源,大量开发利用对于工业和社会生活中具有重要的意义。生物质热解技术是将生物质转化成生物质能的有效可行方法之一。为实现生物质能源工业化、规模化生产,必须要完善热解反应技术及其核心热解反应器装置。在分析了生物质热解机理的基础上,着重介绍了热解反应器的类型以及其特点。     

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。     

生物质热解制备高品质生物油研究进展

生物质热解制备生物油是能源富集的有效途径,是实现碳闭路循环的重要方式,作为一种环境友好型技术受到广泛关注和研究。然而,生物质热解反应过程复杂,生成的生物油热值低、含氧量高及强酸性等特点,制约了生物油的分离提纯、制备合成气以及燃烧等方面的应用,生物油品质的提升迫在眉睫。本文从生物质三组分、原料预处理、反应参数、催化剂、反应器等方面综述了影响生物油品质的主要因素,分析了生物油的特点,不同预处理下生物质特性的变化与生物油的关系,催化剂参与的热解行为对提升生物油品质的导向作用以及常用生物质热解反应器的特点,并对影响生物油品质的主要因素进行了总结。最后,针对影响制备高品质生物油的诸多因素提出建议,以期为制备高品质生物油提供参考和借鉴。     

生物质与塑料催化共热解技术研究进展

生物质是唯一一种可再生碳源,其高效利用是解决能源与环境问题的纽带。近年来,基于化石能源的塑料制品使用和废弃量快速增加,其难于自然降解,对环境造成严重威胁。生物质与塑料的催化共热解技术能够得到选择性更高的产品,进而提升高附加值产物的产率和品质,是生物质与塑料规模化利用的重要方向。本文从生物质与塑料高效转化的角度出发,梳理了生物质与塑料催化共热解技术研究进展,对生物质与塑料共热解机理、ZSM-5基催化剂共热解、过渡金属基催化剂共热解、碱/碱土金属催化剂共热解、多催化剂共热解等不同种类的催化共热解研究前沿进行了综述,并对比了原位催化和非原位催化的共热解方式,展望了生物质与塑料催化共热解的主要技术和发展方向,以期为生物质与塑料的高效协同转化提供方法参考和研究思路。     

生物质热解制备多孔吸附材料的研究进展

综述了生物质热解制备生物炭过程中前驱体的选择、原料粒径、热解方式、热解温度、升温速率、停留时间和热解压力等工艺参数对其物化性能的影响,通过采用各种改性方法来改变生物炭的表面结构、官能团及元素种类数量和形态结构来提高其结构的稳定性、吸附的高效性以及可重复利用性,以期用生物炭来解决废水环境中各类污染物的污染问题。分析了生物炭在制备过程中仍然存在的问题和不足,目前作为吸附材料在应对污水处理、土壤修复和气体净化等方向的吸附性能需要改进和提高,也对未来的制备过程的优化、改性方法的合理选取、使用过程中各种因素的交互影响、成本估算以及可循环利用等研究方向提供科学依据和理论基础。     

催化热解生物质生成左旋葡聚糖酮的研究进展

左旋葡聚糖酮(LGO)在有机合成领域有巨大的应用价值,快速热解生物质制取左旋葡聚糖酮是生物质能开发与利用的研究热点。目前LGO的应用主要受到其产量的限制:一是没有较好的化学合成方法,二是常规热解生物质得到的产物中左旋葡聚糖酮的含量极低,使得LGO难以大量生产。催化热解可以显著提高左旋葡聚糖酮的产率,目前用于催化热解生物质制取左旋葡聚糖酮的各类催化剂,包括液体酸、固体酸、金属氯化物、离子液体等均取得了一定的成果,但效果差异明显,因此分析了不同催化剂间的优势与劣势,并对以后的工作进行了展望。