催化剂对超临界水中生物质气化制氢的影响

生物质气化过程十分复杂,中间产物很多。温度是影响超临界生物质气化的主要因素,温度的升高,有利于葡萄糖及其中间产物的分解转化,可有效地提高氢气在气相产物中的含量。添加4种碱式催化剂,可以控制反应向有利的方向进行,提高气相产物中氢气的体积分数,在较低的温度下得到氢气含量较高的混合气体,并抑制一氧化碳的生成。     

制氢装置和方法

本发明涉及的制氢装置,包括自热重整催化剂层、用于供应甲醇及水蒸气混合物的导管、具有流量调节器的用于供氧的导管、设置在该自热重整催化剂层的下游的氢穿透膜。该氢制备装置具有温度测定器,用于测定从该自热重整催化剂层流出的含氢气体的温度。根据含氢气体的测定温度,通过流量调节器来增减向该重整催化荆层供给的氧量,从而控制由自热重整反应引起的放热,使含氢气体的温度调节到能够使氢分离工序维持在最佳温度的范围。通过该制氢装置,不需辅助设备,就可将自热重整反应中产生的热有效利用于氢分离工序中。     

超临界水生物质气化制氢的研究进展

回顾了国内外超临界水生物质气化(SCWG)制氢的研究进展。生物质在超临界水条件下能够转化为氢气,主要优点是湿生物质不必干燥就可以进行相关反应且氢气是高压下直接生成的,意味着所需的反应器容积较小且用来压缩产气的能量较少。用来加热大量水的能量可以通过热交换器回收,提高系统的能量效率。各参数如温度、压力、催化剂活性和生物质/水比等因素的影响被讨论。     

加重压裂液的研究与应用

以加拿大西部氢气有限公司(Western Hydro-gen Ltd)为主开发了一种称为熔融盐催化气化(MSG)的制氢技术。MSG可将天然气转化成氢气,与甲烷蒸汽重整相比,可减少23%的温室气体排放,并比典型的氢生产需要更少的设备部件。根据操作条件,MSG能够从任何含碳物质和水在高压下制成氢气、合成天然气或合成气。其过程     

熔融盐催化气化用于制氢

<正>以加拿大西部氢气有限公司(Western Hydro-gen Ltd)为主开发了一种称为熔融盐催化气化(MSG)的制氢技术。MSG可将天然气转化成氢气,与甲烷蒸汽重整相比,可减少23%的温室气体排放,并比典型的氢生产需要更少的设备部件。根据操作条件,MSG能够从任何含碳物质和水在高压下制成氢气、合成天然气或合成气。其过程     

超临界状态下正十二烷/异辛烷双元模型燃料的催化裂解反应

在超临界状态下,以HZSM-5分子筛为催化剂,在固定床反应器中进行了正十二烷与异辛烷质量比为1∶1的正十二烷/异辛烷双元模型燃料催化裂解反应的研究,考察了转化率、气体产物收率、主要气体产物选择性及积碳量与裂解温度和压力的关系。实验结果表明,在超临界状态下,双元模型燃料的转化率和气体产物收率随裂解温度的升高而增加,裂解温度为400～450℃时,气体产物的主要组分为丙烷、异丁烷和正丁烷,与纯正十二烷裂解的气体产物分布类似;裂解温度为450～500℃时,甲烷、乙烷和氢气的选择性明显提高,气体产物分布与纯异辛烷裂解的气体产物分布相近。在0.1～7.0MPa的范围内,随裂解压力的增大,在双元模型燃料中正十二烷转化率和气体产物收率下降。积碳量随裂解温度的升高呈现先降低后增加的趋势,450℃时积碳量最少。     

超(近)临界水的研究和应用现状

综述了超临界水的性质及其应用,重点介绍了超临界水解(包括聚合物降解和生物质水解)、超临界水氧化、烷烃和芳烃的超临界水部分氧化以及超临界水气化制氢(包括葡萄糖、甲醇、生物质、烃类和煤的超临界水气化制氢)的国内外研究和应用现状;并介绍了近临界水作为反应物和溶剂在有机合成和萃取分离中的应用;同时对超(近)临界水应用技术的发展趋势和动向做了展望。     

生物质热解油的特性及精制

生物质热解油是生物质通过快速热解而得到的液体产物,可作为理想的石油替代能源。综述了生物质热解油的研究现状,重点介绍了生物质热解油的性质、预处理方法和化学组成,讨论了目前采用的精制生物质热解油方法,如催化加氢、催化裂化、乳化、催化酯化和水蒸气重整的特点,展望了生物质热解油的研究方向,并提出了相关建议。     

固定床中甘油催化重整制氢

以白云石为载体,采用共沉淀法制备了一系列Ni基催化剂,选取甘油作为生物质裂解油的模拟物,在固定床反应器中进行甘油重整制氢反应,探索了催化重整制氢反应条件和反应规律。采用XRD和SEM方法对催化剂进行了表征,并通过TG方法分析了催化剂的积碳情况。实验结果表明,在Ni/DM(DM表示白云石)催化剂中添加氧化物MgO或MoO3可提高催化剂的活性,有效降低碳的沉积速率。选择Ni/Mo-MgO-DM催化剂,以气体产物中H2,CO,CH4,CO2的含量为指标,考察了反应温度、水蒸气与甘油中碳的摩尔比(水碳比)和进料空速对甘油重整制氢反应的影响,获得的较佳反应条件为:反应温度650⁷00℃、水碳比8700℃、水碳比8¹0、进料空速2.410、进料空速2.4³.6 h-1。在此条件下,气体产物中H2含量能达到74%(x)以上。     

生物质超临界水气化制氢技术的研究进展

生物质是一种重要的可再生原料,资源总量十分丰富,是世界第四大能源,但由于其结构疏松,能量密度低,直接利用效率低。生物质超临界水气化制氢是近年来发展起来的一种高效、清洁的制氢技术。本文阐述了生物质超临界水气化制氢技术的特点与研究现状,重点论述了温度、压力、反应物浓度、停留时间及催化剂等操作条件对反应过程的影响机理,介绍了不同形式的反应装置。在此基础上,针对该技术所面临的问题,对其研究前景和发展方向进行了展望。     

木质纤维素快速热裂解及加氢提质制备液体燃料的研究进展

以秸秆、草和木材等农林废弃物中的木质纤维素为原料的第二代生物燃料生产技术是未来可再生能源的重要发展趋势,该技术的关键是如何去除生物质中的氧,加氢脱氧提质是重要的手段之一。综述了近年来国内外以木质纤维素为原料,通过快速热裂解工艺先制备生物油,并进一步加氢提质以获得氧含量很低的生物液体燃料的应用基础研究及工业化进展。由快速热裂解和加氢脱氧相结合的工艺制备得到的产物只含碳、氢元素以及少量的氧元素,可以与当前的石油炼制工艺很好地结合,因此该组合工艺具有广阔的应用前景。     

生物油水溶性组分重整制氢研究进展及关键问题分析

 随着全球化石燃料枯竭和气候变暖加剧,H₂作为一种洁净能源载体备受关注。生物质热解工艺制取的生物油具有易于储运、可再生、CO₂零排放等特征,可作为一种潜在的制氢原料。笔者对生物油水溶性组分提质制取 H₂的水蒸气重整、自热氧化重整、水相催化重整3种制氢技术进行了综述,分析了各工艺的反应机理、研究现状及关键科学问题,指出了各种方法的特点、优势与不足及改进方法。针对生物油利用过程中的瓶颈问题,简要展望了生物油水溶性组分提质制取 H₂的研究重点。     

生物质热解气化机理研究进展

生物质的热解气化为一种重要的能源利用手段,研究生物质热解气化的机理,对于控制热解气化过程中燃气的焦油量,减少焦油生成或使其在反应过程中裂解,提高燃气的热值,有着十分重要的指导意义。综述了不同温度下生物质热解的机理研究,以及不同气化介质对生物质裂解的影响。     

生物油分离方法的研究进展

综述了国内外生物油分离研究的现状,对蒸馏、分级冷凝、溶剂分离、柱层析和离心分离等方法进行了评述,并介绍生生物油组分的化学用途。总结了生物油分离技术存在的主要问题,展望了生物油分离技术的发展方向,提出应重视分级冷凝法,因为分级冷凝法将能源利用与提取化工产品相结合,经济性最好。     

气-液两相放电加氢精制生物油的试验研究

采用H_2与生物油构建气-液两相放电低温等离子体体系,以实现常压、低温、无催化剂条件下生物油的加氢精制。通过自行设计气-液两相低温等离子体放电装置,系统地研究了工作电压、气体流量、反应时间等因素对生物油加氢脱氧和理化特性的影响规律。研究结果表明,随着工作电压和气体流量的增大,气-液两相放电加氢精制生物油的脱氧率及高位发热量均呈现先增加后减少的趋势;随着反应时间的延长,二者则呈现先增加后稳定的趋势。与催化裂解、快速热解制取的生物油相比,气-液两相放电加氢精制的生物油中醇类、酚类、酮类物质的含量相对较低,而碳氢类物质显著增多,精制生物油品质得到提升,证实了气-液两相放电加氢精制生物油技术方案的可行性。     

An upgraded bio-oil produced from sugarcane bagasse via the use of HZSM-5 zeolite catalyst

The pyrolysis upgrading of bio-oil from sugarcane bagasse (SB) using ZSM-5 zeolite catalyst was carried out in a fixed bed reactor to determine the effects of heating rate, temperature, and catalyst/biomass ratio on yield of bio-oil and their chemical compositions. Proximate analysis indicated that SB has 13.2% moisture content. The ultimate analysis carried out established that the percentage of carbon content is higher (48.2%) than oxygen content (44%) while the fibre content analysis showed 26.4% lignin, 33.3% cellulose, 30.1% hemicellulose. The heating rate, temperature and catalyst/biomass ratio were varied in the range of 10–50 °C/min, 400–600 °C and 0.05–0.25 respectively. The non-catalytic pyrolysis gave the maximum percentage yield (45.67 wt%) of bio-oil at a pyrolysis temperature of 600 °C, heating rate of 50 °C/min, sweeping gas flow rate of 40 mL/min and the catalytic pyrolysis gave 40.83 wt% of bio-oil at the same conditions. The FT-IR spectra showed that the non-catalytic bio-oil is dominated by oxygenated compounds (acids, ketones, aldehydes, alcohols), while the catalytic bio-oil had preponderances of desirable compounds (alkanes, alkenes, aromatics, phenols). The chemical composition of the bio-oils was analyzed using GC–MS, which revealed that the quality of the bio-oil has been improved using HZSM-5 catalyzed pyrolysis.     

生物质低温气化及催化重整制氢

对生物质低温气化及催化重整制氢进行了研究。在流化床反应器中考察了较低的气化温度下气相停留时间(12～22s)对气、液、固三相及氢气产率的影响;同时在固定床反应器中对流化床反应器中较长停留时间下的气态产物进行了催化重整,考察了温度和催化剂粒径对氢气产率的影响。实验结果表明,在气化温度600℃下,气体、固体和氢气产率随气相停留时间的延长而增大,液体产率则相反;经过流化床反应器内较长停留时间的焦油只有在催化重整温度高于800℃时才有大幅的裂解;催化剂宜在接近原始尺寸的条件下使用;在气化温度600℃、气相停留时间16s、催化重整温度900℃、GHSV=1716h~(-1)、催化剂粒径大于5mm时,可获得1447.32 mL/g的氢气产率、47.50 mL/g的CO产率和7.20 mL/g的甲烷产率。     

Fe2O3/Al2O3催化生物质裂解耦合稠油改质过程研究

针对稠油改质效果较差且易结焦等问题,提出了生物质裂解耦合稠油改质的新思路,考察了催化剂Fe₂O₃/Al₂O₃对生物质（微晶纤维素和废纸屑）裂解行为、生物质裂解耦合稠油改质过程的影响。结果表明：以Fe₂O₃/Al₂O₃作为催化剂,可以提高生物质裂解生物质油的产率,进一步降低改质稠油的黏度;在催化剂添加量（w）为0.4%（以稠油质量计）、反应温度为350 ℃和反应时间为30 min的条件下,纤维素、废纸屑裂解生物质油的产率分别为76.25%、65.26%。对于纤维素-稠油和废纸屑-稠油两种耦合体系,稠油改质后的降黏率分别达到74.14%和65.93%。改质前后稠油傅里叶变换红外光谱和族组成分析结果表明,耦合改质过程中,在生物质裂解产生的活性氢和Fe₂O₃共同作用下,稠油发生深度裂解,分子中C—C键和C—S键断裂,生成轻质组分。