稻壳连续热解特性研究

在自行研制的生物质连续热解反应装置上进行稻壳连续热解和二次裂解实验研究。随着稻壳热解温度的提高,炭产率降低,气体产率增加,液体产率先增加后减少;随着滞留时间的减少,炭产率、液体产率增加,气体产率减少。稻壳热解气以CO2和CO为主,且二者为竞争关系,热解温度提高,CO2产量降低,CH4、H2、C2H4、C2H6产量增加,CO的产率变化不大;滞留时间对热解气组分影响不大。二次裂解温度提高,裂解气中的H2、CH4、C2H4含量明显增加,二次裂解温度为800℃时,H2产率达到12%。稻壳500℃热解挥发物600℃二次裂解木醋液中醋酸含量高达49.44%,焦油中检测到的物质主要为丙酮和异丙醇。     

城市污水厂污泥的热解特性研究

针对上海市天山污水处理厂的污泥样品,利用固定床反应器,结合现代分析仪器,如气相色谱仪(GC)、气相色谱—质谱联用仪(GC-MS)、扫描电子显微镜(SEM)等,对污泥热解残炭、油和不凝性气体的特性进行了分析研究.结果表明:不凝性气体H2、CO、CH4、CO2随反应温度的升高呈规律性变化.通过GC-MS联用分析技术,对热解...     

块状废轮胎固定床热解特性实验研究

国内外对于废旧轮胎热解的研究大多集中在对轮胎小颗粒的探索上,对于破碎成本较低的大块状轮胎的热解较少有人涉及.为了探究块状轮胎的热解特性,文章在外热式固定床热解炉上进行了不同热解温度下块状废轮胎热解特性的实验研究.结果表明:块状废轮胎热解产生的燃气成分主要为CH4,H2以及大分子烃类CnHm,且其燃气产率随热解温度的升高而增加.当热解温度高于550℃时,热解产物CnHm有二次裂解现象,热解产生的燃气具有较高热值;热解温度为600℃时,燃气热值可以达到26 MJ/m3;随着热解温度的提高,热解炭中挥发分含量减少,固定碳含量略有增加,热解温度对热解油及热解气产率影响明显.与小颗粒轮胎相比,块状轮胎热解气中小分子气体CH4,H2等含量相对较少,而大分子烃类含量相对较多.热解产物产率方面,热解炭和热解气的产率更大,焦油产率降低.     

气体停留时间对流化床褐煤热解产物的影响

在小型流化床热解反应器上,以小龙潭褐煤为热解原料,通过控制二次热解段尺寸和加热条件,研究不同热解温度(500~800℃)和热解气停留时间(5.5~18.7 s)对煤热解挥发产物产率及组分的影响。通过增加管径和增加长度控制气体停留时间,在各个温度下,均会出现焦油产率的下降,气体产率的上升,焦油气相二次反应更为明显。焦油中轻质组分的含量增加,其中苯、二甲苯及多环芳烃含量在较长停留时间下的增加明显,酚类及脂肪烃含量有所下降。焦油发生裂解、缩聚、加氢等二次反应,CO_2、CO等主要煤气组分均有所上升,并随温度的升高更为明显。     

废弃印刷线路板真空热解产物的研究

自行设计热解装置,对废弃印刷线路板进行了真空热解,并对热解产物进行了分析。在热解终温550℃,升温速率10℃/min的条件下,得到的热解产物中液、气体、固三种产物的质量分数分别为18.13%、8.5%以及73.37%。对热解液体进行常压蒸馏后进行气相色谱—质谱联用分析,发现热解油中主要成分为苯酚和4-异丙基苯酚,且主要分布于110~230℃的馏分中,而110~230℃的馏分可以占到热解液体产物的50%以上,热解液体中水分含量17.32%左右,同时检测到2-溴苯酚的存在。而热解气体产物通过气相色谱检测,发现主要成分为CH4、H2、CO、CO2等,其中CO2主要生成于反应的初期,随着热解温度的升高,CO2含量急剧下降,而CH4和H2的含量快速上升。热解气中可燃性高热值气体含量高,可以通过燃烧实现热量回收。     

竹屑热解过程及产物特征研究

以竹屑为原料,选择250~950℃温度范围,在小型固定床反应器上探究竹材热解过程及产物特征。研究发现:随着热解温度的升高,固体焦炭产率减小,气体产率规律与之相反,液体产率先增后减,且在450℃时达到最大(52.28%)。固体焦炭中化学官能团的种类随温度的升高逐渐减少,含量随之减小,650℃之后除苯环结构外,基本无其他官能团,说明竹屑热解主要发生在650℃之前。在较低温度下,热解油中以呋喃类、醛酮类、酚类等含氧化合物为主,气体产物中主要以CO、CO_2为主,当温度超过750℃后,热解油以萘、苊等多环芳烃为主要含量,由于挥发分的二次裂解加剧,使CO和H_2体积分数增大,CH_4比例随温度变化缓慢。     

水煤浆快速热解特性及影响因素研究

为研究水煤浆（CWS）的快速热解特性,利用高频加热炉,以神木煤作为CWS制作原料,开展快速热解实验,并与慢速热解实验结果作对比,分析了热解气的释放规律（产率、组分及比例等）及热解特性与反应温度、加热速率、停留时间之间的关系。结果表明：热解气以H2、CO、CH4和CO2成分为主;在高于1 000 ℃和较长的反应时间下进行快速热解,有利于生成高体积分数和高产率的还原性气体;快速热解条件下,随着温度的升高,H2和CO的产率持续增加（H2的产率增加了约0.45 L/g, CO的产率增加了约0.14 L/g）,而CH4的产率先上升后下降（在900 ℃时产率最高为0.12 L/g）,CO2产率在低温段有些许上升之后几乎没有明显变化（只增加了约0.03 L/g）;快速热解条件下,H2和CO的相对体积分数随着温度的升高而持续增加（分别增加了约45%和5%）,CH4和CO2的体积分数则随温度的升高而下降（CH4下降约35%,较为剧烈,而CO2则下降了约10%~20%）;在慢速热解时,H2,CO2和CH4的产率会随着最终温度的增加,呈先上升后下降的趋势（最高点在约1 100 ℃）,CO产率则呈上升趋势;慢速热解阶段H2和CO2的相对体积分数随着温度的增加略有变化（CH4则下降了3%）, CO增加约5%。     

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。     

真空条件下金属氧化物催化废轮胎热解研究

最终热解温度为520℃的条件下，在耙式固定床反应器中研究了废轮胎橡胶粉添加不同金属氧化物作催化荆时的真空热裂解特性。实验表明，在添加2．5％CaO、ZnO真空热解时油收率有所增加，为48％左右。CaO、ZnO分别与TiO2混合后进行真空热解实验，油产率大幅度下降，而气体产率显著上升，热解炭中炭质结焦物明显降低。如ZnO／TiO2使热解气产率达到24．82％，气体热值达到28．76MJ／m^-3。添加各种金属氧化物后，热解油中的总硫含量最低为0．522％，接近国家10号重柴油标准，热解气中的H2S含量降低到25mL／m^2，体现出一定的脱硫效果。     

高温移动床废轮胎与生物质直接热解制气性能研究

对以不同比例组成的废轮胎与生物质均匀混合物在移动床内高温直接热解的制气性能进行了研究,考察了温度和废轮胎含量对产物产率、气体组分以及热值等影响。结果表明,温度对直接热解气产率和热值影响较大,温度越高,气体产率越大而热值越小;混合物中废轮胎含量增大,热解气中碳氢气体含量增多而含氧气体减少,气体产率逐渐减小而热值增大。温度升高,合成气(H2+CO)含量和H2/CO比值均增大;废轮胎含量增大,合成气(H2+CO)含量和H2/CO比值先增大后减小。当热解温度为1 000℃,废轮胎含量为35%时,热解产物中(H2+CO)含量最高为61%,且H2/CO的比值达到最大值为1.53,有利于作为工业合成气原料。同一温度下,混合物直接热解气热值远远高于生物质单独热解,说明废轮胎的掺入有助于优化热解气组成,提升燃气品质。     

生物质固定床热解特性的试验研究与分析

对稻杆、稻壳、木屑在固定床热解反应器内的热解特性进行研究,考察热解反应温度和生物质种类对热解特性的影响,分析了热解产物的性质。结果表明,三种原料热解气的热值在１２０００￣１５０００ｋＪ／Ｎｍ＾３之间,可满足民用煤气的热值要求;产气率一般为０．２５￣０．４５Ｎｍ＾３／ｋｇ,其中稻壳的产气率最低;温度对热解产气率、生物油产率的影响很大,对热解气组份、热值、气流率及半焦产率影响也较显著;生物油的特性数据     

废轮胎中试回转窑热解气特性及能耗分析

在无氧气氛下用中试回转窑热解系统对废轮胎进行了热解试验,热解气用气相色谱仪进行分析,轮胎热解气体主要包含CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C3H8、C4H8,以及它们派生的不饱和烃。热解温度的不同,回转窑微负压运行时,挥发分在窑内的停留时间不同,气体的成分有所变化。OH4在500℃达到最高,C2H4则在550℃产量最大,虽然温度的提高有利于大分子烃类二次裂解,但由于在窑内停留时间较短,产量反而在较高的热解温度65℃达到最大值,超过10％计算表明,热解气可以作为轮胎热解的热源。     

不同气氛对生物质热解的影响

在下落式管式炉上研究两种惰性气氛(N2和CO2)对生物质热解产率和液体产物的影响,测定不同气氛下的快速热解和催化热解(HZSM-5为催化剂)的产率,并利用气质联用仪(GC/MS)分析热解油的成分。研究表明,改变热解气氛对结果产生明显影响。CO2对快速热解和催化热解均有不利影响,导致液体产率降低而固定碳和结焦产率上升,热解油的成分复杂化,抑制热解过程的芳香环化反应,使产物结构中出现甲氧基支链,同时在催化热解中促进稠环芳烃的生成。     

淮南烟煤热解及焦油析出特性

采用热重-傅里叶变换红外光谱(TG-FTIR)联用和固定床反应器研究了惰性气氛下不同粒径、升温速率和热解温度条件下淮南烟煤热解特性.热解析出焦油采用柱层析分离成脂肪烃、芳烃、非烃和沥青质,结合气相色谱-质谱(GC-MS)联用分析.结果表明,粒径的增加导致煤热解失重量减少;升温速率的提高使峰值温度和燃尽温度均有所增加;随热解温度升高,半焦产率减小,气体产率增加,焦油产率先增大后减小,温度的升高导致焦油的二次反应,焦油族组成发生变化,脂肪烃和非烃减少,芳烃增加;焦油主要组分包含C16~C30直链烷烃,二环、三环、四环芳烃及其衍生物,以及各种酚类、酯类、喹啉等物质.     

纤维素热解的TG-FTIR分析

以生物质主要组分纤维素为原料,在热重-红外光谱联用仪上对纤维素分别以5,10,20,40℃/min的升温速率进行了热解实验研究,考察了纤维素的热解特性及轻质气体析出规律。结果表明:较高的升温速率能促进热解反应的进行,升温速率可作为影响最大热解失重速率对应温度(Tp)的一个重要因素,Tp会随着升温速率的增大而升高;纤维素热解过程中,热解气体的最大析出峰都对应于给定升温速率下的DTG失重峰;4种主要轻质气体(H2O,CO,CO2和CH4)均表现为双峰特性,且CO气体在热解后期的析出规律与CO2,H2O和CH4气体的析出规律不同;不同官能团键的断裂和重整,致使小分子气体组分和析出量的差异很大,热解过程中,羰基(C=O)和醚键(C-O-C)的断裂对CO2的生成影响显著;在低温区间CO的析出主要源于C-O-C的断裂,而在高温区间二芳基醚的分解则是CO产生的主要原因;CH4气体的析出主要由甲氧基(CH3O-)的伸缩振动引起。     

稻壳和褐煤热解特性的初步研究

利用TG-DSC联用分析稻壳与褐煤热解过程中热失重规律及吸放热情况,结果发现,稻壳的热失重率较大,共热解失重过程相当于二者单独热失重过程的叠加。通过DSC曲线分析稻壳与褐煤热解过程的吸放热量显示,与二者单独热解过程不同的是共热解在高温热分解阶段须吸收大量的热量。利用气相色谱分析不同温度下稻壳与褐煤热解气体产物各组分比例,并与热失重过程相对应分析气体产物变化规律,结果发现,H2和CH4气体组分变化规律相同;与褐煤热解相比,稻壳热解气体产物中CO气体组分较多。总体而言,共热解产物是二者单独热解产物的简单加和,但共热解过程吸放热量变化却显示二者存在热量交换和相互影响。     

城市污水污泥热解温度对产物分布的影响

用直径200mm的外热式固定床反应器,以城市生活污泥为试验物料,在250-700℃之间对其进行了中低温热解的试验研究,得到气、液、固3种热解产物的产率随热解温度的变化规律。结果表明,固体产物的产率随热解终温的升高而下降,在250-450℃范围内减少较快,在450-700℃范围内减少非常缓慢;而热解液产率在450℃以下呈上升趋势,450-550℃热解液产率较高,550℃达最高值43%,550℃以上呈下降趋势;液态产物中有明显的分层现象,最下层为热解产生的水分及水溶性有机物,中间层为脂肪酸类及硫醇类物质,最上层为脂肪族、烯族碳氢类物质;热解气产率在整个试验温度范围内均呈增加趋势,450℃后气体产生速率明显增加。450℃左右,有机物发生二次裂解反应。这些规律为城市生活污泥热解技术的实际工业应用提供了可靠的基础性资料。     

城市污水污泥热解特性及动力学研究

采用热重分析仪与傅里叶红外光谱仪对城市污水污泥进行实验,考察了反应过程及逸出气体产物,求解了热解表观动力学参数。研究表明,污泥样品在N2、CO2和N2+O2气氛中分别发生的热解、气化和燃烧反应,反应过程的特征参数不同;在N2中主要热解温度范围为200~560℃,反应过程在600℃基本完成;随着升温速率增加,热解最大失重速率提高;污泥样品在N2中的热解过程依次析出H2O、CO2、CH4和CO等气体;污泥样品热解不同反应阶段具有不同反应机理和动力学参数,表观活化能在60~100 kJ/mol范围内。     

金属改性ZSM-5催化剂对黄丝藻提油后藻渣催化热解的影响

采用固定床反应器对黄丝藻提油后藻渣进行催化热解,以物料与催化剂质量比为1∶2研究不同金属类型(Mo、Ce、Ni)及金属负载量(4%、6%、8%)改性后的ZSM-5催化剂对黄丝藻提油后藻渣热解产物特性的影响。对催化剂进行BET、XRD等表征,对热解气体产物通过气相色谱分析,对液体产物采用气相色谱-质谱联用仪进行定性及半定量分析。结果表明:金属改性后ZSM-5催化剂加剧热解挥发分裂解,导致液体产物收率降低,热解气体产物的收率增加。反应过程中,催化剂的加入使气体产物中CO含量增加,CO_2含量减少。采用6%Ni/ZSM-5催化剂时所获得液体产物中酸类物质降低为0.09%,碳氢化合物组分达34.81%,且含有较低的稠环化合物和最高的烷基苯成分(4.92%)。     

污水污泥在流化床中快速热解制油

采用流化床污泥热解制油系统,在300～600℃进行污泥快速热解试验,研究了污泥在不同热解温度下的热解特性.结果表明,随着反应温度的提高,残炭的产率减少,不凝结气体产率增加,热解油产率在300～500℃以下随着反应温度的升高逐渐增加,在500℃时达到最大值46.31%,随后逐渐减少;不凝结气体主要由CO_2、CO、H_2、CH_4、C2H_4、C2H_6、C_3H_6和C_3H_8等组成,各成分随反应温度的升高呈规律性变化;通过GC-MS联用分析技术,对热解油中的29种含量(峰面积百分比)大于1%的成分进行了定性分析,400℃时热解油中酯类的含量(峰面积百分比)占绝对优势,而在600℃时,烯烃的含量(峰面积百分比)最多,各种组分的分布较400℃时均匀.