利用Py-GC/MS研究温度和时间对生物质热解油的影响

以木粉为原料,在不同反应条件下利用Py-GC/MS装置对其进行快速热解,并对热解油气进行在线检测分析,研究反应温度和热解时间对生物油组成及其产率的影响。结果表明,在400℃条件下生物油组成单一,便于分离和提纯;继续升高温度,生物油组成及其产率均逐步增加;温度高于700℃,有利于轻质类和芳香烃类碳氢化合物的生成。同一反应温度,不同热解时间,生物油组成保持稳定,但各类化合物的产率均发生变化。在反应温度为600℃,反应时间为25 s的条件下,高附加值的苯酚类化合物的产率最高。     

ZSM-5/SBA-15复合催化剂制备及其对生物质热解制生物油

以硅酸四乙酯为硅源,通过水热合成法合成了复合催化剂ZSM-5/SBA-15,采用XRD、SEM、TEM、NH3-TPD对其进行了表征。并将其用于生物质(玉米秸秆)的微波催化热解。通过表面响应法,根据Box-Behnken实验原理,对玉米秸秆的非催化热解进行三因素实验,以生物油产率为响应值,温度、升温速率、氮气流速为自变量,确定最大生物油产率的工艺参数。结果表明,得到的复合催化剂ZSM-5/SBA-15不仅具有介孔催化剂SBA-15的性质,还兼备微孔催化剂ZSM-5的性质,SBA-15的引入降低了复合催化剂ZSM-5/SBA-15的酸性,有利于促进活性中间体反应。复合催化剂ZSM-5/SBA-15的加入对生物油产率影响不大,但对生物油组分具有一定影响,生物油中烃类和酚类色谱含量(GC)分别达到了6.42%和39.65%,比非催化热解都有所增加。     

生物质模化物催化热解制取烯烃和芳香烃

采用愈创木酚作为生物质模型化合物,以ZSM-5为催化剂,在固定床反应器中研究了反应温度、质量空速以及分压对热解产物产率、选择性的影响,并考察了催化剂的积炭情况。结果表明,愈创木酚催化热解的主要产物为酚类,其次是芳香烃。温度对产物分布有显著影响。催化剂适量的积炭有利于提高烯烃和芳香烃的产率。根据愈创木酚催化热解反应产物分布,推测其主要反应为脱除甲氧基形成酚类,进一步芳构化形成芳香烃。本文研究结果为研究生物质催化热解反应机理提供了理论依据。     

生物质热解油处理工艺优化实验研究

为了提高生物热解油的利用效率,使用固定床反应器开展了生物质热解油催化裂化反应实验,在加入催化剂的条件下,开展了不同类型催化剂、质量空速、反应温度、反应时间以及反应压力对催化裂化各产物产率的影响实验。结果表明：当催化剂类型为分子筛催化剂B、质量空速为3 h^-1、反应温度为400℃、反应时间为4 h以及反应压力为2 MPa时,生物质热解油催化裂化处理效果最好,此时的产油率为45.36%、产炭率为28.94%、产气率为11.32%。生物质热解油催化裂化反应后油相的主要成分以单环芳烃和多环芳烃为主,气相组分中CO和CO₂的含量较高,说明该处理工艺对生物质热解油中的含氧化合物达到了良好的催化裂化处理效果。     

废弃油脂超临界法制备生物柴油研究

以废弃油脂为原料,利用超临界法制备生物柴油.通过单因素实验及正交实验研究了醇油摩尔比、反应压力、催化剂用量、反应时间、反应温度等因素对生物柴油产率的影响.结果表明,在实验范围内各影响因素对生物柴油产率作用的大小依次为:反应温度>反应压力>催化剂用量>反应时间>醇油摩尔比.废弃油脂超临界法制备生物柴油的最佳工艺条件为:反应温度240℃,反应压力10MPa,反应时间6min,催化剂用量0.06%,醇油摩尔比40/1.在此条件下,生物柴油产率达到99.37%.     

含油污泥在ZSM-5沸石上催化热解产物特性

采用U型固定床管式炉研究了含油污泥在ZSM-5分子筛催化剂上的热解产物特性。发现在450℃下未使用催化剂热解时,GC-MS和GC测得的油泥热解油产物中的主要成分为烷烃和烯烃,芳烃含量较低;气体产物中主要为短链烃类,氢气产量较少。而在ZSM-5分子筛的催化作用下,热解油中芳香烃产量达到88.4%,气体产物中的氢气产量和短链烃类产量均明显增加。研究了400～550℃之间分子筛对含油污泥的催化效果,发现ZSM-5在500℃时催化效果最佳,油相产率达到65.6%,油相中的沥青质和胶质含量较低,芳香烃产量达到90.9%。通过热重和XPS分析发现分子筛上的积炭主要以多环芳烃焦炭的形式存在。     

含油污泥在ZSM-5沸石上催化热解产物特性

采用U型固定床管式炉研究了含油污泥在ZSM-5分子筛催化剂上的热解产物特性。发现在450℃下未使用催化剂热解时,GC-MS和GC测得的油泥热解油产物中的主要成分为烷烃和烯烃,芳烃含量较低;气体产物中主要为短链烃类,氢气产量较少。而在ZSM-5分子筛的催化作用下,热解油中芳香烃产量达到88.4%,气体产物中的氢气产量和短链烃类产量均明显增加。研究了400~550℃之间分子筛对含油污泥的催化效果,发现ZSM-5在500℃时催化效果最佳,油相产率达到65.6%,油相中的沥青质和胶质含量较低,芳香烃产量达到90.9%。通过热重和XPS分析发现分子筛上的积炭主要以多环芳烃焦炭的形式存在。     

碘催化合成生物柴油的研究

在单质碘的催化作用下,玉米油和甲醇反应合成生物柴油。考察了反应时间、反应温度、催化剂的用量和醇油摩尔比各单因素对生物柴油产率的影响,得到最佳工艺条件:反应时间为90min,反应温度为70℃,催化剂用量为玉米油质量的0.5%,醇油摩尔比为6:1,生物柴油产率为75.27%。     

喷动-载流床中Co/ZSM-5分子筛催化剂对煤热解的催化作用

在喷动-载流床中考察了Co/ZSM-5分子筛催化剂对煤热解气、液、固产物产率及组成变化的影响,分析了催化剂失活的原因及催化剂的再生使用寿命. 结果表明,在550~600℃的热解温度范围内,Co/ZSM-5分子筛催化剂提高煤热解总转化率达70%以上. 而在650℃时,煤热解正己烷可溶物产率最大,其中酚类、脂肪烃类和芳香烃类的产率比无催化剂时分别增加203%, 51%和78%. 因积碳失活的Co/ZSM-5分子筛催化剂经过500℃焙烧后再生使用6次,活性下降不到5%. Co/ZSM-5分子筛催化剂的结构表征结果说明,Co进入了ZSM-5分子筛骨架. Co的催化加氢活性促进了H·与煤热解焦油片断的结合,减少了焦油聚合成大分子的几率,从而提高了煤热解油品的产率和品质.     

低温等离子体协同生物质热解-催化制备烃类燃料

以HZSM-5分子筛为催化剂,进行低温等离子体(NTP)协同生物质真空热解-HZSM-5催化制备精制生物油的试验,采用响应面法对NTP协同生物质热解-催化制备精制生物油的工艺参数进行了分析和优化,考察了生物质质量与催化剂高度(质高比)、反应温度和体系压力对精制生物油收率的影响,三者对精制生物油的收率具有显著影响,且交互作用显著.对最优工艺条件下制备的精制生物油元素组成、高位热值(High heating value,HHV)、官能团构成和分子组分进行分析,以期为生物质能源高效转化利用提供试验基础据和理论依据.     

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。     

熔融碱热解生物质制氢

利用熔融碱作为反应催化剂、分散剂和热载体,热解生物质原料制备富氢气体,提供了一种生物质制氢的新途径。在自行设计的生物质热解反应器中,以熔融碱NaOH热解水稻秸秆,初步探讨了熔融碱热解生物质制氢机理,考察了热解温度和热解反应时间等因素对生物质热解制氢过程的影响。结果表明:熔融碱热解生物质制备富氢气体,可以显著提高气体产物含量和氢产率,气体产物中氢含量随热解温度先降低后升高,而氢产率随之逐渐提高,在550℃时达70.82 g/kg生物质;氢含量和产率均随反应时间的增加而逐渐减小。研究对熔融碱热解生物质制氢具有一定的理论指导意义。     

几种不同生物质的快速热解

在一流化床连续热解装置中(生物质处理能力1 kg/h),对松树、杨树、芒草、和甜高粱等几种典型的生物质进行了快速热解研究。考察了热解温度、停留时间、进料颗粒大小等对生物油产率与组成的影响,获得了这几种生物质的最佳热解工艺条件。研究结果表明,在相同的操作条件下,木质类生物质具有相对较高的生物油产率;而芒草和甜高粱等草本类生物质由于含灰分较多,热解后所得固体产物——生物焦的产率较高,但生物油的产率相对较低,不过其生物油组成中含氧量也相对较低。     

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。     

盐地碱蓬油制备生物柴油工艺条件研究

以盐地碱蓬油为原料制备生物柴油.通过正交实验研究了反应温度、催化剂用量、醇油摩尔比、反应时间、搅拌强度等因素对生物柴油产率的影响.结果表明,在实验范围内各影响因素对生物柴油产率作用的大小依次为:搅拌强度>反应时间>催化剂用量>醇油摩尔比>反应温度.盐地碱蓬油制备生物柴油的最佳工艺参数为:搅拌强度为1 800 r/min,反应时间60min,催化剂KOH用量为盐地碱蓬油质量的1%,醇油摩尔比6/1,反应温度65℃.在该工艺条件下,生物柴油产率达到97.03%.     

ZSM-5/SBA-15复合催化剂制备及其对生物质热解制生物油

通过表面响应法,以Box-Behnken试验原理,对生物质（玉米秸秆）的非催化热解进行三因素试验,其中生物油产率为响应值,温度、升温速率、氮气流速为自变量,确定最大生物油产率的工艺参数进行催化热解。以硅酸四乙酯为硅源,通过水热合成法合成了复合催化剂ZSM-5/SBA-15,并进行玉米秸秆的微波催化热解产物分析。通过XRD、SEM、TEM、NH3-TPD进行催化剂表征,得到复合催化剂不仅具有介孔催化剂SBA-15的性质,且兼备微孔催化剂ZSM-5的性质。通过GC-MS分析,复合催化剂ZSM-5/SBA-15的加入,相比非催化热解烃类收率（6.42%）和酚类收率（39.65%）都有所增加。     

改性分子筛催化褐煤微波热解挥发分提质研究

为了实现褐煤的清洁高效利用,采用微波热解技术,探究微波反应器中ZSM-5分子筛催化剂对先锋褐煤热解挥发分的催化提质作用。通过浸渍法制备了Fe、Co、Ni改性的ZSM-5分子筛催化剂,采用SEM、XRD、BET和NH3-TPD对催化剂进行了表征,研究了微波功率和不同催化剂对产物产率和焦油中芳烃生成特性的影响。结果表明：微波热解的最佳功率为700 W,在此功率下,通过微波催化热解,有效提升了气体产物中有效组分H₂+CO的含量;金属的引入显著提高了焦油中芳香烃的产率以及对轻质芳烃的选择性;其中,Ni@ZSM-5获得了最高气体有效组分体积分数(93.20%)、最高芳香烃产率(质量分数72.92%),轻质芳烃产率较未催化提升了34.08个百分点。     

蓖麻油合成生物柴油及其工艺影响因素的考察

以蓖麻油为原料,在离子液催化作用下与乙醇合成生物柴油,考察了醇油摩尔比、反应温度、反应时间和催化剂用量4个因素对蓖麻油合成生物柴油产率的影响.结果表明,当离子液用量为1.0(wt)%,醇油摩尔比为6:1,反应时间为16min,反应温度为45℃时,生物柴油的产率可以达到90%.     

生物质微波热解影响因素的研究

针对大尺寸生物质热解的特点,采用预热工艺和热解工艺相结合的方法,对木渣进行了微波热解。在此基础上,系统研究了热解温度、微波功率、升温速率、预热时间、预热温度等工艺参数对热解产物分布及其组成的影响。实验结果表明,在预热温度160℃,预热时间15 min,裂解功率400 W,裂解温度600℃,升温功率1 000 W的条件下,得到生物油最大产率47.2%,生物炭产率为24.35%,合成气产率为28.45%。生物油成分主要为芳香族化合物和呋喃类化合物。     

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。