生物质与塑料催化共热解制芳烃研究进展

芳烃是多用途的化学品,主要来源于石油和煤焦油等。以生物质和塑料为原料制取芳烃,可以缓解能源短缺和环境污染,实现生物质和塑料的资源化利用。催化剂能够增强共热解的协同效应,生物质与塑料进行催化共热解可以提高产物品质,改善热解产物分布,提高轻质芳烃的产率和选择性,抑制焦炭的生成。本文综述了生物质与塑料催化共热解制取芳烃的协同热解机理及影响因素,总结了不同种类催化剂的共热解研究进展,以期为生物质与塑料催化共热解定向调控制备芳烃工艺的改进和优化提供参考。     

农业生物质与塑料共热解技术进展

共热解技术是将多种原料通过热化学方法转化为清洁能源的重要手段。本文综述了以农业生物质为主要原料与塑料(聚丙烯PP、高密度聚乙烯HDPE、低密度聚乙烯LDPE、聚氯乙烯PVC、聚苯乙烯PS、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET等)共热解技术的发展现状和研究进展。分析农业生物质与塑料共热解的动力学模型以及各组分之间的协同效应,阐述农业生物质与塑料的共热解机理;总结了温度、升温速率、滞留时间、原料混配比等因素对共热解协同作用的影响规律;探究生物质与塑料共热解固、液、气三相产物特性及分布规律,总结共热解技术优势及存在问题,展望未来发展方向,可为生物质与塑料共热解制备高附加值产品提供参考,同时也为农业生物质和农膜处理问题提供新方法、新思路。     

催化剂与催化方式对生物质/塑料共热解的影响

首先使用HZSM⁃5作为催化剂,探究原位与异位催化方式对生物质与塑料共热解过程的影响。之后对HY、HZSM⁃5和Fe/HZSM⁃5 3种催化剂进行全面表征,进一步对比研究三者对生物质与塑料共热解过程的影响,并对3种催化剂积炭失活行为进行了分析。结果表明,原位催化生物油产率高于异位催化,但是异位催化方式强化了“双烯合成”和芳构化等反应,显著提升了芳烃的选择性,高达82.8 %。过渡金属Fe的引入提高了催化剂抑制积炭的能力,Fe/HZSM⁃5催化剂结焦量远少于HY和HZSM⁃5催化剂,仅为3.77 %。同HZSM⁃5相比, Fe/HZSM⁃5中Brönsted酸强度减弱,略微降低了碳氢化合物的选择性,但是将碳氢化合物中芳烃的选择性提高了16.7 %。由于焦炭的附着,反应后的催化剂比表面积、孔容和酸强度均有所降低,进而降低了其催化活性。     

生物质与废轮胎共热解及催化对热解油的影响

生物质稻壳与废轮胎以不同比例组成的均匀混合物在管式固定床内共热解,MCM-41和SBA-15作为催化剂,对产生的热解油性质进行了研究。结果表明,随着废轮胎在混合物中比例增加,热解油产率和热值在增加,而黏度和密度在降低。当稻壳占到60%（质量）时,热解液体产率为44.5%（质量）,热解油热值为40 MJ·kg-1,热值与柴油接近;温度对热解油的产率和组分柠檬精油的生成影响较大。对组成一定的混合物,在热解温度500℃时二者均达到最大。通过对热解油主要组分柠檬精油和氧含量的分析说明,共热解过程中组分间可以产生一定的相互作用,并具有协同效果,体现在柠檬精油组分的含量低于加权后的浓度,氧含量大于加权后的数值;与没有催化剂存在情况相比,MCM-41和SBA-15的存在能显著降低热解液体的黏度和密度,其中,SBA-15的降低效果更为明显。     

生物质与塑料共热解协同特性研究进展

通过梳理最新的生物质与塑料共热解技术研究进展,对共热解过程中协同效应、热重特性、动力学机理、气液固三相产物特性进行综述,归纳了生物质与塑料共热解的协同特性和优势特点,为生物质废弃物与废塑料共热解技术提供理论依据,为环境治理提供方案参考,有利于创造经济效益和生态效益,加快实现社会可持续发展的目标。     

生物质与塑料共热解技术的分析方法及反应器研究进展

共热解技术是生物质与塑料高质化转化和高值化利用的重要方向。掌握生物质与塑料共热解分析技术及发展趋势,有利于加快对生物质、废塑料等废弃物的处理和利用。通过介绍生物质与塑料共热解技术的最新研究进展,归纳共热解过程动力学模型以及各组分之间的协同效应,讨论生物质与塑料在不同方法和反应器下共热解的表征。生物质和塑料共热解可降低热转化所需活化能,共热解协同效应可促进液态和气态产物生成。热解温度、加热速率和热解时间是影响共热解过程和产物的主要因素。文章为生物质与塑料共热解反应器类型的选择和相关技术分析提供参考。     

聚乙烯塑料与重油催化共热解工艺研究

以低密度聚乙烯作为塑料的模型化合物,以固体石蜡作为重油的模型化合物,以HZSM-5分子筛作为催化共热的催化剂,采用热重实验分析了两者在热解过程中的相互作用,采用固定床热解实验分析了不同物料配比下共热解产物组分分布情况。研究发现,在催化条件之下低密度聚乙烯与固体石蜡的共热解相互作用较非催化条件下要显著增强;低密度聚乙烯与固体石蜡催化共热解能够促进热解重油的轻质化,能够降低热解重油中C21+重油馏分选择性与提升C21-轻油馏分及芳烃的选择性,促使更多的气相产物、更少的油相产物及固相残渣生成,且固体石蜡在原料中的比例越大,催化共热解产物中的轻质组分与芳烃占比越多。     

生物质共热解研究进展

生物质热转化是一种高效清洁的利用方式,热解可得到生物油、可燃气体及生物炭等化工原料,具有经济和环境双重效益;共热解技术是获取高品质热解油、可燃气及焦炭的重要手段,可简化污染控制、减少污染物排放,为解决环境污染、实现资源高效洁净利用提供了新方案.综合介绍了生物质与煤、污泥、废旧轮胎、生活垃圾的共热解特性,同时分析了生物质...     

煤与生物质的共热解

对近年来煤与生物质共热解的研究作了综述，研究的焦点集中在富氢的生物质向贫氢的煤的转移，即寻找是否存在所谓的协同效应，在固定床，流化床等类型反应器中煤与生物质共热解的研究没有发现协同效应，这主要是因为煤与生物质热解温度的差异所造成的，至今还没见到在自由落下床中煤与生物质共热解的研究报道，在这种类型的反应器中，物料自由落下，物料粒子的温度很大程度上依赖于其黑度，由于煤的黑度远远大于生物质的黑度，在自由落下床中可以使二者达到同步热解，此外，生物质热解产生的富氢气体可以作为煤加氢热解的氢源，在这个基础上，提出了两步法共热解的思路。     

生物质热解技术研究进展

生物质是地球上最丰富的可再生资源,通过热解实现生物质高效转化是一种前景广阔的工艺技术。生物质热解技术是把低能密度生物质能转化为高能密度产物以及高附加值化学品的一种新型生物质能利用技术。论述了国内外对热解技术的研究现状,分析了生物质的热解机理,并且指出了热解技术中需要解决的问题以及今后的主要研究方向。     

煤与生物质的共热解液化研究进展

煤与生物质共热解液化将是燃料与化学品重要的转化技术之一。本文从共热解液化机理、共热解液化反应动力学、煤与生物质的协同作用、催化剂、共热解液化工艺、共热解液化产物等方面对煤与生物质共热解液化研究进展进行了综述,指出煤与生物质的快速共热解液化将是重要的发展方向,催化剂的应用和液化产物的精制将对提升液化油的品位和降低成本,对实现共液化油替代现行石化液体油具有更重要的意义。     

煤与生物质共热解的协同作用研究进展

作为洁净的可再生能源,生物质的合理利用可以有效地解决能源短缺和环境污染问题.生物质与煤的共热解是生物质利用的重要途径.生物质与煤在共热解过程中的相互作用机制是研究的重要课题.对近年来生物质和煤的共热解研究中是否具有协同作用进行了综述,为生物质与煤的共热解应用提供参考和依据.     

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。     

生物质热解催化剂积炭问题的研究进展

生物质催化热解获得生物油等高质产品是最有前途替代传统化石能源的方法之一,但在热解过程中存在着严重的催化剂失活问题,其中积炭是导致催化剂失活的最主要因素。本文对近年来生物质催化热解领域的催化剂积炭问题进行综述,重点介绍催化剂积炭失活原因及表征方法、积炭的影响因素分析（催化剂结构、催化剂酸性与反应温度）、抑制催化剂积炭的方法 （催化剂改性、高压反应条件等）以及积炭催化剂再生方法 （氧化灼烧再生、臭氧低温再生、非热等离子体再生等）,并介绍了近年来新兴的微波催化热解技术对催化剂积炭的抑制和消除作用,然后针对该领域目前所面临的困难和发展方向进行展望,以期为生物质催化热解过程中催化剂积炭问题研究提供理论基础。     

煤与生物质快速共热解协同效应的研究进展

文章对现有煤与生物质的共热解机理进行了简要概括,并对几种煤与生物质快速共热解常见设备中协同效应的研究现状进行了归纳。结果表明,反应器类型是煤与生物质共热解过程中的重要影响因素:在沉降炉以及气流床反应器内均未发现共热解过程有明显的协同效应,而在自由落下床反应器内则表现出较为明显的协同效应。本课题组在低变质烟煤与小麦秸秆快速流化床共热解研究过程中发现,混合物料的实际焦油收率明显大于理论焦油收率,即共热解过程展现出了明显的协同效应。最后,在总结现有研究文献的基础上,对快速共热解协同效应研究的不足进行了分析,并对该研究方向的未来进行了展望。     

共热解过程中煤与生物质相互作用的研究进展

煤炭与生物质共热解是实现煤炭高效清洁利用的重要途径之一。共热解可改善煤炭单独热解产生的污染问题和生物质单独利用时能源密度低、季节性供应不平衡的问题,不仅能提高煤炭转化效率,还能获得更高品质油品。本文从煤与生物质共热解的影响因素、研究方法和共热解过程中组分间相互作用等方面出发,对近期国内外煤与生物质共热解的研究进行综述。总结了生物质种类、热解工艺参数和热解反应器的类型对煤与生物质共热解过程的影响规律以及煤与生物质在共热解过程中的相互作用过程,即半焦与挥发分间的相互作用、挥发分间的相互作用、生物质中碱金属对共热解的催化作用,并针对如何进一步认识煤与生物质相互作用机理、提高共热解效率等问题和发展方向作了展望。     

生物质与废轮胎共热解对热解液体性质的影响

研究了影响生物质与废轮胎共热解得到的液体性质及组成的因素。结果表明生物质和废轮胎最大热分解温度均发生在330~360℃,共热解能够产生协同效应。随着加热速率的增大,最大热分解温度逐渐向高温处移动;生物质比例越低热解得到的液体越多;温度越高,得到的液体越少,在350℃下进行共热解得到的液体最多。混合后热解液体的氧含量比生物质单独热解得到液体的氧含量有所降低,芳香族化合物有所增加,并分析了热解液体的族组成。     

生物质与聚合物、煤共热解研究进展

综述了近几年来生物质与其它物质如煤和聚合物共热解的研究进展。通过对生物质、煤和聚合物的单独热解以及同煤和其它聚合物共热解的大量文献报道结果进行比较发现:生物质与许多聚合物共热解具有协同作用,可以降低液体产物的含氧量,提高热解液相产率等。显示出生物质与某些聚合物共热解比单独热解具有一定的优势;并比较了煤和生物质共热解产生的现象,得到煤和生物质共热解难以产生协同作用。本文作者结合现阶段的研究成果,提出生物质与煤采用两步法热解工艺的思路,使生物质材料的氢有可能转移到热解煤的产物中,以改善煤热解过程中液体的性质,对今后生物质与煤及聚合物共热解的研究方向提出了自己的建议。     

生物质热解利用中主要催化剂的研究进展

催化热解目前逐渐成为生物质转化利用技术的主要研究方向,相比常规热解,催化热解可以对生物油进行有效提质并且定向产生高值化产品。本文通过对近年来新兴的催化剂进行综述,包括分子筛类催化剂（ZSM-5、HZSM-5、USY等）、炭基催化剂、金属氧化物、白云石、整体式催化剂等,了解了目前生物质热解利用中催化剂领域内的最新研究进展。文中指出,良好的催化剂是保证反应顺利进行的关键,不同催化剂定向产生的高值化产品也有所不同,因此催化剂的正确选择对于生物油的提质起着重大作用。根据目前领域内所研究内容,本文还对各类催化剂的优缺点、产物特性进行了详细比较,并针对该技术现有问题提出了部分建议并进行展望,为以后生物质热解领域催化剂的研究提供了重要的理论依据。     

生物质双级催化热解制备燃料化学品的研究进展

生物质热解所得目标产物生物油因高含氧量、组分复杂等问题难以直接应用,通过使用适宜的催化剂升级热解蒸气可实现生物油的脱氧提质。本文基于前人研究,首先总结了生物质催化热解中金属氧化物和分子筛催化剂的结构特点、催化原理与催化效果。然后详细介绍了微介孔复合型、金属氧化物/ZSM-5复合型双级催化体系的构建原理、催化模式及其对于生物质催化热解产物分布规律产生的影响,并说明了双级催化体系的可行性与实用性;同时概述了影响生物质催化热解的其他因素,包括原料特性、工艺参数、操作模式等。最后针对目前双级催化热解研究与发展中存在的问题,对进行双级催化模式的比较研究、改进催化体系以降低生产成本、发掘双级催化剂的多种使用价值等方向提出了展望。