生物质裂解油催化裂解精制机理研究(Ⅲ)——生物质裂解油模拟物的催化裂解机理

分析生物质油6种模拟物在裂解温度500℃,不同质量空速条件下的催化裂解产物。不含芳环的生物质油模拟物(乙酸、甲醇、环戊酮和糠醛)经过HZSM-5分子筛催化剂催化裂解后的产物中,均含有苯、萘、茚和多环芳烃及其衍生物,而苯酚和间甲酚经过HZSM-5分子筛催化裂解后,产物中主要是酚类化合物。根据模拟物催化裂解产物,推测不同类型化合物的催化裂解反应途径,说明生物质裂解油催化裂解精制反应过程主要发生脱氧和芳烃化反应,为生物质油催化裂解精制机理研究提供了理论依据。     

非晶体Ni基催化剂催化半纤维素加氢提质的研究

文章制备了非晶态还原型Ni基催化剂,进行了催化加氢糠醛和半纤维素制备燃料添加剂的研究。实验结果表明,在非晶态载体表面,助催化剂Mo的引入有利于金属Ni组分的还原和聚集。非晶态HZ-Mo催化剂可以实现糠醛的完全转化,燃料添加剂的选择性达到64.9%。溶剂对还原型金属催化剂催化半纤维素的加氢产物有显著的影响。以工业乙醇为溶剂时,获得了32.0%的呋喃类产物;以水为溶剂时,获得了58.5%酮类产物。随着反应温度的升高,非晶态还原型催化剂的催化活性增加。     

生物油催化加氢提质的研究进展

生物油是生物质经快速热解技术制得的一种液体燃料。生物油含氧量较高,必须经过提质才能转化为高品位燃料。在生物油提质技术中,催化加氢由于能显著降低生物油含氧量,提高能量密度而受到广泛关注。文中首先介绍了催化加氢的基本原理,并从生物油中不同的加氢对象着手,根据工艺的温度、压力、时间、催化剂和反应器等条件,综述了国内外相关研究工作。最后针对目前生物油催化加氢技术存在的问题,提出其改进设想和前景展望。     

生物质裂解油催化裂解精制机理研究(Ⅰ)——生物质裂解油及其催化裂解精制油的物性及组成

通过生物质裂解油和催化裂解精制油的物性和化学分析显示催化裂解精制油的密度、粘度、水含量较生物质裂解油明显降低,而pH值和热值明显提高。催化裂解精制油的碳含量较生物裂解油增加,氧含量降低。催化裂解精制油中的酸、醛、酮、糖和醇含量明显降低,酚和芳烃含量明显增加。说明经过催化裂解精制后的精制油的品质较精制前的生物裂解油明显提高。     

节能型钯催化加氢反应除氧器的研究

本文以钯为催化剂,进行了新型除氧方法——催化加氢除氧的试验研究。研究了催化加氢除氧的影响因素和运行参数,试验结果表明：除去单位质量溶解氧的加氢量与水中残留溶解氧浓度有关,出水DO越低,除去单位质量DO的加氢量越大;上向流运行方式的除氧效果好于下向流方式;在pH为5．10、水温为6．6．29．2℃、运行滤速小于60m／h的条件下。对水中溶解氧的去除率达99．9％,出水DO降至0．01rag／L以下。催化加氢除氧在运行成本、操作管理、节能环保等方面均比其它除氧方式优越。     

在线催化裂解精制生物质裂解油

以木屑为原料,在3种条件下分别制取快速裂解油、二次裂解油和在线精制油,并对三者进行了水分、元素组成、组分测定和分析.由分析结果知:在线精制油的水分含量最低(仅22%),氧含量最低为31.4%(文中百分数如无特殊说明均为质量分数),且其组分中含一或两个苯环的化合物的相对含量明显上升(接近17%).在线催化裂解条件下,比较了390、450和500℃ 3个温度的产物物性,500℃得到的生物质油的物性(密度、粘度、水分、元素组成)明显优于390℃和450℃两个温度下的产物.     

生物质气化气中焦油非催化裂解实验研究

生物质气化是一种环境友好的新能源利用技术,焦油作为生物质气化的副产物,是限制气化技术发展的主要因素.试验针对生物质气化产出气中焦油在700～1 000℃裂解温度区间的裂解特性进行了分析,并提出了焦油裂解产气率的概念.试验表明,焦油裂解气可以成为生物质气化气的有效的能量补充,而且随着裂解温度的升高,焦油裂解产气率增加,焦...     

焦炭对焦油模型化合物的催化裂解实验研究

研究焦炭对焦油模型化合物的催化裂解。考察焦炭对甲苯、甲苯与萘、甲苯与苯酚的催化裂解率及析炭率。结果表明:焦炭对甲苯的催化裂解率与同温度下的热裂解率相当,分别为61.68%与59.02%,析炭率有所降低,由8.54%变为4.16%;对萘的催化裂解率也与同温度下的热裂解率相当,分别为57.95%与56.20%,析炭率也有所降低,由20.72%变为11.89%;而焦炭对苯酚的裂解率与同温度下热裂解率相比有明显增加,由38.25%增加到97.41%,析炭率同样有所降低,由10.96%变为7.03%;说明焦炭对焦油中的组分有选择催化裂解作用。对上述反应前后焦炭样的XRD分析,发现反应后析出的炭与作为催化剂的炭是同一晶型的炭,对末裂解冷凝液的GC-MS分析,发现焦油模型化合物通过裂解后有少部分向芳香化程度增加的方向进行转化。     

旋转锥式反应器催化大豆油裂解制备可再生燃料油

采用自制的转锥式催化裂解反应器,研究了以大豆油为原料制备可再生液体燃料油的技术.考察了催化剂的种类、裂解温度、加料速度等反应工艺条件对裂解产物性能的影响.研究结果表明:催化裂解反应的优选工艺条件为氢氧化钾作为催化剂,反应温度为450-500℃,滴加速度为50g/h,液体燃料收率为78.3%.气质联用和红外光谱分析表明,...     

生物质裂解油催化裂解精制机理研究(Ⅱ)——生物质油沥青质的分子模型

测定生物质裂解油和催化裂解精制油沥青质的平均分子质量和元素含量,计算两种沥青质基本结构单元的平均分子式。通过1H-NMR,13C-NMR波谱计算得到一系列平均结构参数,建立生物质裂解油和催化裂解精制油沥青质的分子模型,并用傅里叶变换红外光谱进行验证。分析结果表明:精制后的催化裂解精制油的沥青质含量减少,分子量降低,含氧官能团明显少于生物质裂解油沥青质,而芳环数目增加。由此可见,经过精制反应后的催化裂解精制油沥青质的分子量变小,氧含量降低,芳香度增加,从而会影响生物质油的品质。     

微藻油脂制备生物柴油的研究

利用正己烷从异养生长的小球藻(脂类化合物含量高达细胞干重的55%,是自养藻细胞(14%)的4倍)细胞中提取获得了大量油脂。这些异养微藻油脂在30℃、醇油物质的量比为56∶1以及浓硫酸催化条件下经酯交换反应4h可形成高质量的生物柴油。微藻生物柴油的密度为0.864kg.L-1、粘度5.2×10-4(40℃)、热值高达41MJ.kg-1。这些特征与传统柴油相当,且微藻生物柴油具有更低的冷滤点(-11℃)及良好的发动机低温启动性能,因此其应用价值更高。     

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。     

生物质快速热解制取生物质油

根据浅床层鼓泡流化床的特点以及生物质的热解特性,研制出生物质快速热解的流化床热解反应器,并进行生物质快速热解制取生物质油的试验研究。通过定量给料研究不同温度、不同流化气流量对热解产物的影响规律。试验得出生物质油的产率达65%(kg/kg),并对产出的生物质油用色质联机进行成分分析得出生物质油的主要成分,通过热重分析得到了生物质油的热解特性。     

废油脂固体催化加氢制备生物航油的研究进展

综述近年来油脂固体催化加氢脱氧/异构裂解为生物航油组分的研究现状,详细介绍在油脂加氢反应中所需的金属中心和载体在反应中的作用机制及油脂加氢转化的现状和反应体系,并详细介绍固体催化剂在油脂加氢反应中的催化性能。此外,综述油脂加氢反应中加氢脱氧、加氢异构反应途径及反应机理。     

氯化钾催化纤维素热裂解动力学研究

在差示热重分析仪上对生物质中最常见的金属元素钾的氯盐对纤维素热裂解动力学的催化效果进行了研究。试验发现氯化钾的存在影响到热失重初始阶段活性纤维素的生成过程，导致了热重曲线向低温侧移动，并且提高了焦炭的产率。结合Broido-Shafizadeh模型，对纤维素热解过程的催化作用机理进行探讨，发现纯纤维素主失重阶段呈现出连续反应模式，分别对应于活性纤维素和挥发分的生成过程，并随反应温度的提高两者依次成为整体失重过程的控制因素。钾盐的参与由于强烈催化了活性纤维素的生成反应，将控制反应转移到消耗过程的一对竞争反应中，分别对应于焦炭和挥发份的生成。对比纯纤维素的失重动力学参数，氯化钾对活性纤维素消耗过程中挥发份的生成反应和炭化反应均有强烈的催化效果。     

粗生物柴油真空精馏脱硫研究

针对采用废油脂为原料转化制备的生物柴油会含有一定量的硫化物的问题,采用真空精馏法脱除生物柴油中的硫化物,并对硫化物附存形态进行分析。结果表明：生物柴油中硫化物主要包括低沸点的硫化氢、硫醇、硫醚、硫胺素等,以及高沸点的苯并噻吩、二苯并噻吩等。采用控制精馏脱硫塔塔顶温度150 ℃、操作绝对压力300~500 Pa、回流比1的条件下,先对生物柴油中低沸点硫化物进行脱除,再将塔顶温度升至210 ℃,将中间馏分（生物柴油）从塔顶精馏出来,高沸点重馏分（生物重油、高沸点硫化物）留在塔釜底部,两步精馏切割法能将达标的生物柴油与其他馏分分离开来,可有效降低生物柴油的硫含量,脱硫率达97%,满足最新国Ⅵ柴油排放标准（GB 17930—2016）的硫含量≤10 mg/kg要求,且硫含量达标的生物柴油得率达到85%以上。     

超滤黑液木质素催化热解特性研究

以从造纸黑液中超滤提纯的木质素为研究对象,利用红外光谱(FT-IR)和凝胶渗透色谱(GPC)研究超滤木质素的物化特性,选取ZnO、CuO、纳米Al2O3、Al2O3、CaO、TiO2和CaCO3作催化剂,在固定床550℃下进行木质素原位催化热解实验。结果表明,多级超滤工艺能有效脱除黑液中的杂质,得到纯净、多分散度较低的木质素。纳米Al2O3和TiO2对一元酚和愈创木酚有较高的选择性;CuO可促进焦炭裂解,产生较多的CO2和CO;ZnO、CaO和Al2O3能促进H2的生成;CaCO3可提高CO的产率。     

生物质快速裂解油水蒸汽催化重整制氢的研究

对生物质快速裂解油在700～900℃温度范围内分别进行了高温裂解(空白实验1)、水蒸汽重整(空白实验2)和水蒸汽催化重整.实验结果表明:温度是影响各组实验结果的关键因素.较高温度下(>800℃)水蒸汽的存在更好地促进了生物质油裂解中间产物的水气变换反应.在有足量水蒸汽存在的情况下,镍基催化剂的存在可以在较低温度下得到较高的氢摩尔分率、目的产品气纯度、氢产率和气相产品碳元素选择性,温度高于850℃时,镍基催化剂只对气相产品中的一氧化碳和甲烷的水气变换反应有促进作用,气相产品碳元素总体选择性此时只受温度的影响.     

油棕废弃物及生物质三组分的热解动力学研究

主要利用热重分析仪(TG)对油棕废弃物和生物质的三组分(半纤维素,纤维素和木质素)的热解特性进行了系统研究,对比分析了热解特性,计算了其热解动力学参数,并研究了升温速率对生物质热解特性的影响。研究发现半纤维素和纤维素易于热降解而木质素难于热解;油棕废弃物的热解可以化分为:干燥、半纤维素热解、纤维素热解和木质素热解4个阶段;生物质的热解反应主要是一级反应,油棕废弃物的活化能很低,约为60kJ/kg;升温速率对生物质影响很大,随升温速率加快,生物质热解温度升高,热解速率降低。