生物质热解气分级冷凝对生物油特性的影响

利用分级冷凝手段对成分复杂的生物质热解气在不同冷凝温度下的分离特性进行研究,将成分复杂的混合物依据自身露点的不同,通过控制冷凝温度,实现生物油的分组富集。对热解气在不同冷凝温度(300℃、100℃、0℃和-20℃)下生成的各级液体产物的物理特性和化学成分进行系统分析。生物质热解气经过分级冷凝处理后得到4组生物油样品,其中0℃时得到的生物油产率最大,超过液体总量的50%;其次是100℃时的冷凝产物,为分子量80~200的有机物,以杂酚类物质为主;300℃冷凝得到的产物为沥青类物质,不含水分,状似固体碳,没有流动性。分级冷凝能够很好地将水分和有机酸成分从生物油中分离出来,几乎所有的有机酸和超过80%的水分都富集在0℃和-20℃冷凝组分中。结合各组分GC-MS的分析结果,对乙酸、苯酚、愈创木酚和多环芳烃等生物油中典型有机组分的分布特性进行分析总结,得到各类物质在分级冷凝过程中的富集规律。     

富氮生物质热解气的分级冷凝特性研究

采用固定床热解反应系统对稻壳负载尿素进行了热解耦合分级冷凝的研究,实验采用三级冷凝的方法,对比了热解温度(400、500、600℃)和冷凝温度(30、60、90℃)对产物分布和富集的影响,研究了生物质富氮热解和分级冷凝的机理。结果表明:富氮热解促进了Maillard反应产生含氮杂环物;分级冷凝富集规律明显,一级生物油富集了高露点的酚类,二级生物油富集了低露点的含氮杂环物;提高热解温度可以增加二级生物油中含氮杂环物的含量和降低二级生物油水分含量,热解温度为500℃时,液体产物产率和酚类产物产率最大;提高冷凝温度能增强各级油组分的富集效果,并降低一级生物油水分含量,一级冷凝温度为90℃时,水分几乎完全富集在第二级中,且一级生物油酚类产物含量最高。     

富氮生物质热解气的分级冷凝特性研究

采用固定床热解反应系统对稻壳负载尿素进行了热解耦合分级冷凝的研究，实验采用三级冷凝的方法，对比了热解温度(400、500、600℃)和冷凝温度(30、60、90℃)对产物分布和富集的影响，研究了生物质富氮热解和分级冷凝的机理。结果表明：富氮热解促进了Maillard反应产生含氮杂环物；分级冷凝富集规律明显，一级生物油富集了高露点的酚类，二级生物油富集了低露点的含氮杂环物；提高热解温度可以增加二级生物油中含氮杂环物的含量和降低二级生物油水分含量，热解温度为500℃时，液体产物产率和酚类产物产率最大；提高冷凝温度能增强各级油组分的富集效果，并降低一级生物油水分含量，一级冷凝温度为90℃时，水分几乎完全富集在第二级中，且一级生物油酚类产物含量最高。     

生物油分离精制技术的研究进展

在分析生物油特性的基础上,对国内外生物油分离精制技术的研究现状进行了详细分析和评述,包括蒸馏、分级冷凝、溶剂分离、离心分离、色谱分离、膜分离以及超临界萃取分离等,总结了不同分离技术的适应性及存在的问题,指出分级冷凝技术在不改变生物油特性的情况下将能源利用与提取化工产品相结合,经济性较好,具有较好的发展前景,而将膜分离及超临界萃取技术应用到生物油分离中具有很好的研究和开发价值。     

生物油萃取分离技术的研究进展

综述了国内外采用萃取技术分离生物油的研究进展,包括水萃取、有机溶剂萃取、络合萃取、超临界萃取、柱层析萃取等,总结了这些萃取方法的优点和缺点。指出可通过对生物质热解过程本身进行改进,如对原料进行预处理、引入催化剂进行催化热解、对热解蒸汽进行分级冷凝等,以获得富含目的产物组成的生物油,为萃取分离提供便利。最后,建议尝试一些新的萃取分离方法,如微波萃取和超声波萃取等,考察对生物油萃取分离的有效性。     

可膨胀石墨对动物油脂的催化酯交换反应研究

本研究以动物油为原料，可膨胀石墨作催化剂，通过与乙醇的酯交换反应制备了生物柴油。正交试验考察了反应时间、油一醇质量比和催化剂加入量等因素对生物柴油产率的影响。实验确定酯交换反应最佳反应条件为：油醇质量比1：1．5、催化剂用量为油重的20％、反应时间12h、反应温度控制为80℃。极差分析结果表明：反应时间对生物柴油产率的影响最大，其次为催化剂用量及油醇比例。可膨胀石墨的膨胀容积越大，酯交换反应产率越高。加入表面活性剂可以加快反应速度，提高生物柴油产率。加入壬基酚聚氧乙烯醚（OP-4）后，最佳条件下生物柴油产率为0．935g／g。可膨胀石墨可以作为动物油脂与乙醇酯交换反应的催化荆。     

Mo/ZSM-5催化作用下生物质快速热解制生物油实验研究

采用等体积浸渍法制备Mo/ZSM-5催化剂,并应用于生物质快速热解制备生物油。采用Py-GC/MS装置,重点研究了Mo负载量、反应温度、反应时间和催化剂与木粉质量比等参数对生物油产率和组成的影响规律。实验结果表明,与纯木粉热解相比较,ZSM-5和Mo/ZSM-5催化作用下生物油的产率大幅提高;在反应温度为600℃、反应时间为25 s、催化剂与木粉质量比为10/1的条件下,10Mo/ZSM-5催化作用下生物油中芳香烃类化合物的产率和相对含量达到最大值。根据生物油产率和组成的变化,可以得出Mo负载的ZSM-5催化剂强化促进酸类、醛酮类等含氧化合物转化为芳香烃类化合物,有效实现了生物质热解生物油品质的提升。     

生物油性质及分离纯化的研究进展

生物质通过热化学转化可获得一种多相复杂的液体产品——生物油,其中包括了数百种有机化合物和功能化学品。本文以生物质热化学转化生物油的理化性质为基础,针对国内外生物油分离纯化技术的研究现状进行系统评述,主要侧重于蒸馏、溶剂分离、超临界CO2萃取技术以及色谱分离等相关技术,同时指出柱层析和溶剂分离技术相结合可以对生物油中的复杂成分进行有效的分离,并能得到高纯度的化学品,其在生物油的分离方面具有较好的发展前景。     

稻壳快速热解制取生物质油的试验研究

目前生物质快速热解高温热解气主要利用间壁式冷却器进行冷凝,容易造成冷却管道的结焦堵塞问题,本试验根据流化床稀相输送特点、生物质的热解特性以及生物质油的冷凝收集特点,设计了生物质快速热解反应装置,改进生物质物快速冷凝系统,以稻壳为原料进行快速热解制取生物质油的试验研究,分别考察单因素反应温度、流化气量以及进料速度对生物质油产率的影响。试验表明:稻壳热解气能够快速顺利地得到冷凝,反应系统能够连续顺利运行,随着反应温度、流化气量、进料速度的增大,生物质油的产率都呈现先增大后减小的趋势。另外对产出的生物质油用气质联用设备进行了成分分析,得出了生物质油的主要成分,其中酸类、酮类、脂类以及酚类的含量相对较高。     

小麦秸秆的催化裂解及其生物油成分分析

研究了小麦秸秆在500℃下的快速裂解,选择Na2CO3、NaOH、MgCl2、H2SO4、HZSM-5分子筛及凹凸棒石等6种物质为添加剂,添加剂与小麦秸杆的质量比为1∶10。考察了不同添加剂对气、固、液产率的影响,并用GC-MS法分析了生物油中有机成分。结果表明,MgCl2催化小麦秸秆裂解的生物油产率最高,成分最简单,GC-MS检出液体产物有机成分中糠醛含量占绝对优势。     

Separation of bio-oil by molecular distillation

In this study, KDL5 molecular distillation apparatus manufactured by the UIC Corporation was adopted to separate bio-oil, which came from a bench-scale fluidized-bed fast pyrolysis reactor at a feeding rate of 1 kg/h. A maximum distillate yield of 85% was obtained without obvious coking or polymerization during the molecular distillation process. The effect of distillation temperature on physical and chemical characterization of each bio-oil fraction was investigated. Statistical calculations showed that molecular distillation was successful in the separation of bio-oil. A separation factor was proposed to reflect the ability of isolating the chemicals contained in the bio-oil using molecular distillation.     

Heat transfer of bio-oil in a direct contact heat exchanger during condensation

Rapid quenching of volatiles in fast pyrolysis is important for achieving high yield and quality of the bio-oil product, but few studies have examined the condensation of volatiles and their related heat exchangers. Accordingly, we have studied the condensation characteristics of volatiles by varying heat transfer conditions in a direct contact heat exchanger. As the mass flow rate ratio of quenching oil to pyrolysis gas increased, the heat transfer rate and yield of bio-oil increased. The heat transfer rate and yield of bio-oil reached a maximum value at an intermediate air-to-quenching oil mass flow rate ratio. Additionally, the heat transfer rate and yield of bio-oil decreased as the temperature of the quenching oil increased. Experiments were also conducted to derive an empirical relationship for the volumetric heat transfer coefficient for direct contact heat exchangers.     

温度对水葫芦热解特性的影响

水葫芦是一种水体污染物,其蕴藏着大量的能量。为了使水葫芦变废为宝,解决环境污染的同时,提供一定的能源补给,在热重分析的基础上,采用固定床,借助GC、GC-MS、XRD和SEM等技术手段,研究不同热解温度段水葫芦热解后的气、液、固三相产物的特性。结果表明,低温热解温度段275～375 ℃生成的生物油不仅产率增加较大,而且生物油酸类较少、酯类较多,热值较高,品质明显优于高温热解温度段450～550 ℃生成的生物油;但高温热解温度段450～550 ℃下,明显有利于气体产物中高热值气体H2和CO的生成,生物质炭的结构孔径较大,晶体相态更加稳固,可见热解温度对三相产物的影响很大。     

木块微波裂解及产物组成分析

使用2 450 MHz/12 kW微波裂解装置裂解木块并对不同裂解条件下气、液产物进行了分析。结果表明,木块微波裂解生成了极具价值的生物油、合成气等产品;裂解功率对液体产品收率及主要组分的种类产生影响;裂解温度对液态产品各组分相对含量及气态产品的成分构成产生影响。     

新排放标准下电除尘器的改造

随着环保要求越来越严格,特别是在烟尘的排放浓度上,早期投入使用的老电厂所采用的静电除尘器由于场地限制不能增加电场,已经不能满足新的排放标准要求,故对静电除尘器的改造势在必行。介绍了静电除尘器的3种改造方案：增加电场、电除尘器改造为电袋复合除尘器和电除尘器改造为袋式除尘器。通过这3种改造方案的比较及河北西柏坡发电有限责任公司4#炉由静电除尘器改为布袋除尘器的改造实例能够说明,袋式除尘器是一种高效、稳定的除尘器,它不受烟尘比电阻的影响。而且去除细颗粒能力比电除尘器好,现已成为一项成熟技术逐渐得到推广。     

固定床反应器中生物质/废塑料共热解制备燃料油

通过热重分析不同生物质（木屑和秸秆）单独热解以及与塑料（PP和dcPVC）共热解时的热解行为,研究了生物质与塑料共热解过程中的协同作用。在固定床反应器中考察了塑料的含量对生物质/塑料共热解的影响,最后通过元素分析和GC-MS对所得生物油进行了分析。研究结果表明：生物质和塑料共热解过程中存在明显的协同作用。木屑和PP共热解过程中的协同作用最为显著,当PP含量为80%时,所得生物油的产率最高,明显高于两者单独热解得到的生物油。元素分析和GC-MS分析结果表明：木屑和PP所得生物油的含氢量较高,所得到生物油的热值与石化燃油的相近。     

Effects of particle size on the fast pyrolysis of oil mallee woody biomass

This study aims to investigate the effects of biomass particle size (0.18-5.6 mm) on the yield and composition of bio-oil from the pyrolysis of Australian oil mallee woody biomass in a fluidised-bed reactor at 500 °C. The yield of bio-oil decreased as the average biomass particle size was increased from 0.3 to about 1.5 mm. Further increases in biomass particle size did not result in any further decreases in the bio-oil yield. These results are mainly due to the impact of particle size in the production of lignin-derived compounds. Possible inter-particle interactions between bio-oil vapour and char particles or homogeneous reactions in vapour phases were not responsible for the decreases in the bio-oil yield. The bio-oil samples were characterised with thermogravimetric analysis, UV-fluorescence spectroscopy, Karl-Fischer titration as well as precipitation in cold water. It was found that the yields of light bio-oil fractions increased and those of heavy bio-oil fractions decreased with increasing biomass particle size. The formation of pyrolytic water at low temperatures (<500 °C) is not greatly affected by temperature or particle size. It is believed that decreased heating rates experienced by large particles are a major factor responsible for the lower bio-oil yields from large particles and for the changes in the overall composition of resulting oils. Changes in biomass cell structure during grinding may also influence the yield and composition of bio-oil.