氢氧化钾催化木屑热解特性影响研究

为了考察钾盐催化剂对生物质热解特性的影响,实验以木屑为原料,采用浸渍方法加入不同质量KOH,干燥和粉碎后进行热重和热解实验。实验中使用热重分析仪对样品进行热重实验,采用Starink法进行动力学分析,使用自行搭建的固定床热解炉研究热解温度和KOH添加量对木屑热解的影响。热重结果表明,加入KOH后热解温度降低,改变了木屑热解路径,降低了热解失重速率。动力学分析结果表明,加入KOH后使木屑主要热解区间表观活化能降低。热解实验结果表明,加入KOH后,木屑热解产物中热解油产率降低,热解合成气和半焦产率增加。热解产物经分析发现,加入KOH后,热解合成气中氢气含量显著增加,热解油品质有所改善,低KOH添加量对半焦孔隙结构影响较小,高KOH添加量使半焦的孔隙更加发达。     

烘焙木屑与褐煤共热解特性研究

褐煤与木屑及在250℃/30 min的条件下烘焙后的木屑进行不同比例的掺混,分别通过热重分析仪和900℃高温热解研究其共热解特性。研究表明,木屑通过烘焙后,初始热解温度升高,热解剩余物增加,更接近褐煤;褐煤掺混的热重分析过程中,两种木屑的添加有利于提高反应物的转化率,但木屑的作用更强;与褐煤的高温共热解过程中,两种木屑的添加有利于提高气体和液体产物产量,烘焙木屑比木屑更有利于气体产生,而木屑更有利于液体产生;两种木屑的添加还有利于H2的产生,但木屑的作用更明显;烘焙木屑和褐煤共热解与两种物质单独热解焦油成分对比得出,共热解有利于使焦油成分变的简单,烘焙木屑与木屑单独热解焦油成分对比得出,烘焙过程可有效减少焦油中的物质。     

花生壳和松木屑固定床低温热解特性的实验研究

分别以花生壳和松木屑为原料在固定床上进行低温热解实验,探究热解温度对热解产物产率的影响。利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对热解所得生物油组分进行定性分析,并对生物油中的愈创木酚进行定量分析。结果表明:花生壳和松木屑热解过程中半焦的产率都随热解温度的升高而降低;生物油的产率都随热解温度的升高先升高后降低,且都在500℃达到最大值,最大产率分别为13.14%和20.41%;热解气体的产率都随热解温度的升高而升高。两种生物质热解生物油中各类组分的含量随热解温度的升高发生不同的变化,其中愈创木酚的含量都随热解温度的升高先升高后降低,并在400℃达到最大值。     

不同酸处理条件下生物质热解产物特性分析

采用固定床热解反应器系统与气相色谱和质谱分析仪以及等温吸附仪等,研究不同酸处理条件对农业废弃物棉秆热解的产物特性的影响。结果表明:用H3PO4处理时,液体产物产率在H3PO4(8%)时较大,用H2SO4处理时,液体产物产率在H2SO4(4%)时较大,而后随H2SO4添加量的增大有所减小,而固体产物产率逐渐增大;在酸处理条件下,气体产率均明显降低,酸处理对简化生物油组分以及提高生物油品质效果显著;与原生物质热解油相比,酸处理后产物中酚类物质含量明显降低,乙酸和糠醛的相对含量由23.70%和2.49%最高至43.29%和36.02%,而且热解固体焦的表面孔隙结构也得到明显改善。     

污泥与木屑共热解特性研究

文章采用污泥、木屑为原料,在氮气气氛下进行热重实验,研究了升温速率和木屑添加量对污泥与木屑共热解特性的影响规律,并进行动力学分析。研究结果表明:随着升温速率的增加,样品挥发分析出阶段向高温方向移动,最大失重速率增加;随着木屑添加量的增加,样品总失重量及最大失重速率均显著增加。动力学分析认为:污泥热解的反应机理为三维扩散,机理函数为Z-L-T函数;污泥与木屑共热解的反应机理为成核和生长,机理函数为Avrami-Erofeev函数。污泥热解活化能为287.29～390.57 kJ/mol,污泥与木屑共热解活化能为170.16～277.05 kJ/mol,木屑的加入降低了污泥的热解活化能。     

改性HZSM-5对油茶籽壳催化热解特性的影响

为改善油茶籽壳热解产物分布和油茶籽壳生物油成分特性,制备了金属Co、Mg和Cu改性的HZSM-5并用于油茶籽壳催化热解.对改性后的HZSM-5进行了表征,表征结果显示改性后的HZSM-5微观形貌没有改变,但比表面积有了较大幅度的降低.金属Mg负载改性的HZSM-5有利于油茶籽壳热解产生更多的液相产物,而金属Cu负载改性的HZSM-5则有利于油茶籽壳热解产生更多的气相产物.金属Co和Cu改性的HZSM-5提高了油茶籽壳热解生物油中酚类的相对含量,降低了生物油中酸类物质的相对含量.     

生物油的提质及对热值的影响

为提高生物油的热值并降低其腐蚀性,采用氧化镁、氧化钙为反应物,对生物油中的羧酸进行转化分离。考察反应物氧化镁、氧化钙不同物质的量比(MgO;MgO/CaO=9∶1;MgO/CaO=8∶2;MgO/CaO=7∶3;纯CaO)对生物油热值的影响规律。研究结果表明:与氧化镁单独和生物油反应相比,氧化钙的加入能小幅度提高水相的质量和生物油的热值。镁钙物质的量比为9∶1时,生物油的pH由原来的2.5提高到6.5,相分离得到的m(油相)/m(水相)=75∶25;生物油的热值由原来的16.819 MJ/kg提高到20.063 MJ/kg,提高了19.29%;当镁钙物质的量比超过9∶1时,随着氧化钙比例的增加,生物油热值的提高值减小。     

添加丙二醇生物油存储过程红外光谱及GC-MS分析

将不同质量分数(1%,6%,11%,16%和21%)的丙二醇添加到生物油中,对各组生物油存储过程中的理化指标、红外光谱及气相色谱质谱联用进行分析。理化指标结果表明,随着丙二醇质量分数的增大,各丙二醇组生物油最终pH值比空白组分别提高1.64%,3.93%,5.90%,8.85%和12.13%;最终含水率分别降低9.37%,18.80%,23.72%,27.18%和31.51%;最终运动黏度分别降低7.95%,24.27%,37.56%,45.46%和49.87%。红外光谱结果表明,生物油中醇类、酚类以及醛或酮的含量较高,添加丙二醇会影响生物油内部成分和结构。气相色谱质谱联用分析表明,添加丙二醇生物油内部分化合物种类及含量发生了改变,有机酸含量下降。     

升温速率和水分含量对木屑热解过程和特性的影响

以木屑为研究对象进行热重分析试验,利用TG/DTG曲线分析了木屑热解的基本特性,包括热解区间、最大热解速率对应的温度、不同加热速率和水分含量对热解过程的影响.试验结果表明:木屑的失重过程主要由干燥、预热、挥发分析出和炭化4个阶段组成;随着升温速率的增大,TG和DTG曲线移向高温区,半焦产率降低;水分含量的增大在一定程度上促进了木屑热解反应的进行,使半焦产率升高.     

钙钛矿型LaFeO_(3)载氧体生物质化学链气化热力学分析及实验研究北大核心CSCD

文章针对基于LaFeO_(3)载氧体的木屑生物质化学链气化特性,开展了热力学过程模拟与分析,并搭建了固定床实验装置,研究了载氧体添加量(O/B)、气化温度和水蒸气量对合成气品质的影响。热力学分析结果表明:相比传统Fe_(2)O_(3)载氧体,LaFeO_(3)不易与合成气进一步反应,更适合生物质的化学链气化过程,且气化温度升高有利于提升合成气产率,增大LaFeO_(3)添加量也会促进合成气生成,而过多的Fe_(2)O_(3)则会进一步氧化合成气导致产气率下降;添加水蒸气可明显提高合成气中H2占比。实验结果表明,提高反应温度和载氧体添加量能够提高合成气品质,但过量水蒸气反而不利于合成气的转化。在O/B为0.6、气化温度为900℃、水蒸气流量为0.3mL/min的最佳工况下,基于LaFeO_(3)的木屑化学链气化过程的转化效率达到97.09%。研究成果可为生物质固废的能源化利用与推广提供科学依据。     

热解炭在线催化玉米秆热解实验研究

为探索一种更适用的催化剂,将热解炭用于玉米秆热解挥发分的在线催化。研究结果表明,虽然生物油产率有所下降,但可降低生物油中的酸类物质含量,而酚类物质含量则显著增加。在实验条件下,酚类物质的相对含量可达55%以上。通过比较热解炭脱灰前后及不同添加量的催化效果,发现热解炭表面的碱性位能吸附挥发分中的酸类物质,使其一部分发生中和,另一部分被裂解成小分子气体,从而降低生物油中的酸类物质含量,而热解炭中的碱和碱土金属对生物油中的酚类物质的富集有明显的促进作用。     

ZnCl_2预处理对玉米芯热解特性的影响

对采用ZnCl_2浸渍法预处理的玉米芯进行实验,考察其预处理前后微观结构的变化;研究ZnCl_2用量和温度对玉米芯热解特性和产物分布及生物油成分的影响。结果表明:ZnCl_2浸渍处理使玉米芯表面结构变疏松,产生片状结构;随着ZnCl_2用量的增加,热解初始温度和最大热解失重速率对应温度向低温方向移动;当温度不变时,随着ZnCl_2浸渍量的增加,生物油产率降低,ZnCl_2质量分数为1.69%时玉米芯在450℃下生物油产率高达47.39%;相同的ZnCl_2浸渍量下糠醛在生物油中相对峰面积随温度的升高而降低,而同温下ZnCl_2浸渍量越大,糠醛相对峰面积越高;在350℃和ZnCl_2质量分数为5.89%的条件下,玉米芯热解获得的生物油中糠醛相对峰面积达到51.61%。     

木质素热解制备焦炭的试验研究

利用管式炉热解装置在不同温度下对工业废弃的木质素进行热解制备焦炭的试验研究,对热解焦炭的产率和各项指标进行了分析。结果表明:当热解温度从300℃升高至700℃时,焦炭产率从72.94%下降至39.79%;焦炭中固定碳含量不断升高,热值从29.19 MJ/kg逐步升高至31.62 MJ/kg;当热解温度从300℃升高至600℃时,焦炭的比表面积从0.47 m2/g迅速升至13.63 m2/g,碘吸附值由185.51 mg/g增大到320.64 mg/g,而随着热解温度继续升至700℃时,焦炭的比表面积和碘吸附值迅速降低。因此,热解温度有利于焦炭品质和吸附性能的提高,但过高的热解温度会对焦炭的吸附性能起到一定的抑制作用。     

生物质热解燃料的生产

利用热解及其相关技术可将生物质转化成焦炭、生物油和合成气。本文重点介绍了生物质热解技术的研究概况,简介了利用生物质热解生产燃料的优点。指出：利用湖泊等自然水体中的浮游藻类做热解材料,在解决水体环境污染方面具有很好的社会效益和经济效益。     

市政污泥与木屑共热解特性及动力学分析

采用热重分析法对市政污泥、木屑及其不同比例的混合样品热解特性进行了分析,研究了升温速率和混合比例对热解过程的影响。对污泥和木屑进行单独热解时,木屑比污泥的反应活性更高;随着升温速率的增大,二者的挥发分析出指数D均有增大,但升温速率对污泥挥发分析出的影响更大;污泥与木屑共热解改善了污泥热解过程的综合热解释放特性,有利于热解反应的进行;随木屑添加比例的增加D值呈指数增长,在木屑添加比例为80%时,D达到最大值118.18×10-8,但仍低于理论值141.67×10-8,说明存在竞争作用。文章采用FWO(Flynn-Wall-Ozawa)和Starink方法,分别计算木屑添加比例为80%的共热解表观活化能。当转化程度α为0.1～0.8时活化能变化较小,α为0.9时活化能分别突增到761.64,786.12 kJ/mol。这说明共热解过程可分为150～520℃和520～1 000℃两个温度阶段,与污泥单独热解相比,降低了转化率达到90%时的终温。     

合成气和培养基组分对C.autoethanogenum发酵产乙醇的影响研究

以合成气发酵菌株Clostridium autoethanogenum DSM10061为研究对象,研究改良DSM培养基640,添加玉米浆、焦油含量和产物浓度对合成气发酵的影响.结果表明:玉米浆浓度为0.175g/L时利于合成气乙醇发酵.适量的焦油有利于乙醇的生成,抑制乙酸的产生.低浓度的乙醇和乙酸能促进对应产物乙酸和乙醇的生成,但随着浓度的升高,乙醇和乙酸均会严重抑制产物的生成.     

内循环串行流化床生物质催化热解试验研究

在处理量为0.2 kg/h的新型内循环串行流化床(IIFB)上进行了生物质催化热解制油的试验研究.以木屑为原料、石英砂为热载体,研究了在没有催化剂条件下反应温度对热解产物分布的影响;以HZSM-5催化剂与石英砂混合物为床料进行了催化热解试验,并对热解产物和反应后的催化剂进行了表征分析.结果表明:反应温度为515℃时,液体产物的收率最高.HZSM-5催化剂的加入促进了气体以及焦炭的生成,使液体产物的收率降低,且催化剂体积分数越大,影响越显著.催化荆表面的积炭经燃烧反应后被除去,催化剂的稳定性得到改善.热解不可冷凝气体的主要成分为CO和CO2,随着热解温度的升高,CO2产量下降,CO和CH4的产量增加.经HZSM-5催化热解后,生物油中的酸、醛和酮类物质含量明显减少,而小分子的烃类与酚类物质含量明显增加,表明催化剂具有明显的脱氧效果.     

生物质与污水污泥共热解特性研究

采用热重分析仪(TGA)对生物质与城市污水污泥单独及共热解基本热解特性进行了考察,并结合测定的生物质中纤维素、半纤维素和木质素含量对共热解过程热解特性的影响规律发现:升温速率为20℃/min时,污泥单独热解分为水分析出、挥发分析出和焦炭化3个阶段;由生物质单独热解特性分析可知,松木屑热解特性最优,花生壳次之,狐尾藻最差;通过不同生物质添加量时的共热解过程考察,得知较高的生物质添加量更有利于共热解过程的进行;结合共热解特性变化与生物质组成的关系可知,含纤维素和木质素较多的松木屑与污泥共热解时有明显的协同作用发生,含木质素较多的花生壳也有较为明显的协同作用,含半纤维素较多的狐尾藻协同效果不明显。     

生物油热失重特性研究

利用TG-FTIR技术,对生物油在不同载气流量、升温速率、气体氛围下的失重特性进行研究。结果表明:在N2气氛中生物油的失重过程可分为3个阶段,分别是小分子物质的蒸发、酚类等重质组分的热解及缩合缩聚和焦炭的生成;在空气气氛中生物油的失重过程也可被分为3个阶段,但分别是小分子物质的蒸发,重质组分的热解、氧化和缩合缩聚,焦炭的燃烧。对生物油热失重动力学特性进行研究,获得反应活化能、频率因子等热解动力学参数。结果表明:随着升温速率的增大,各阶段活化能均有所减小。     

生物质热解与生物油的特性研究

用木屑、稻壳、玉米秆和棉花秆为原料进行了热解液化试验,生物油的产率分别为63%、53%、57%和56%,生物油的热值均为17~18MJ/kg。生物油成分分析表明,生物油是一种复杂含氧有机化合物与水组成的混合物,包括了几乎所有化学类别的有机物,如醚、酯、醛、酮、酚、醇和有机酸等。生物油粘温特性研究表明,当温度低于85℃时,生物油粘度随着温度升高而减小,符合液体粘温通用关系式;当温度高于85℃时,生物油粘度随着温度升高而上升,生物油中某些化合物开始产生聚合反应。