造纸黑液超临界水气化制氢与高附加值化学品回收研究进展

造纸黑液的无害化资源化利用对造纸工业减少环境污染、缓解能源短缺具有重要意义。超临界水气化技术是一种新型且高效的有机废水无害化资源化利用技术,利用水在超临界状态下的特殊性质使其在无害化资源化处理造纸黑液时具有独特的优势。回顾了近年来造纸黑液超临界水气化制氢与高附加值化学品回收的进展,介绍了制氢反应机理,系统总结了温度、压力、浓度、停留时间和催化剂等因素对黑液超临界水气化制氢的影响,介绍了造纸黑液里各类有用无机盐在超临界水条件下的反应、分离回收及造纸黑液超临界水气化反应装置的发展现状。针对现存问题对造纸黑液超临界水气化制氢和资源化无害化处理回收有用成分进行了展望。     

造纸黑液超临界水气化制氢与高附加值化学品回收研究进展

造纸黑液的无害化资源化利用对造纸工业减少环境污染、缓解能源短缺具有重要意义。超临界水气化技术是一种新型且高效的有机废水无害化资源化利用技术,利用水在超临界状态下的特殊性质使其在无害化资源化处理造纸黑液时具有独特的优势。回顾了近年来造纸黑液超临界水气化制氢与高附加值化学品回收的进展,介绍了制氢反应机理,系统总结了温度、压力、浓度、停留时间和催化剂等因素对黑液超临界水气化制氢的影响,介绍了造纸黑液里各类有用无机盐在超临界水条件下的反应、分离回收及造纸黑液超临界水气化反应装置的发展现状。针对现存问题对造纸黑液超临界水气化制氢和资源化无害化处理回收有用成分进行了展望。     

污泥制氢技术研究进展

介绍了污泥生物化学制氢、污泥高温气化制氢、污泥超临界水气化制氢等新兴污泥制氢技术,并详细分析了各自的优缺点,阐述了这些技术在污泥制氢中的进展状况和应用前景,指出资源化利用和能源回收应该是今后污泥处置的方向。最后,对超临界水气化制氢技术在污泥制氢中的应用作了重点论述。     

煤超临界水气化制氢的影响因素分析

煤的超临界水气化技术是一种新型、高效的能源转化和利用技术。介绍了目前煤超临界水气化制氢方面的研究状况,分析了催化剂、温度、压力、停留时间等因素对煤超临界水气化制氢的一般性影响规律。深入研究机理,并寻求最佳反应条件仍然是今后该领域的研究重点。     

污泥资源化技术研究新进展

污泥产量巨大且成分复杂,如何合理处置污泥已越来越受到关注。介绍了污泥生物制氢、污泥高温气化制氢、污泥超临界水气化制氢等新兴污泥制氢技术;污泥低温制油、污泥制吸附剂、污泥制水泥、污泥制陶粒等技术,阐述了这些技术的进展情况和应用前景,指出资源化利用和能源回收应该是污泥处置的发展方向。     

玉米芯与羧甲基纤维素钠的超临界水气化制氢

采用Gibbs自由能最小原理,建立了生物质超临界水气化制氢的化学平衡模型。将该模型应用于玉米芯/羧甲基纤维素钠(CMC)的超临界水气化制氢,分析模拟和实验结果,得到反应温度对化学平衡产物的作用如下:在300—374℃的亚临界区,气体产物的摩尔分数排序为x(CO2)>x(CH4)>x(H2),在375—420℃的低温超临界区,气体产物排序为x(CO2)>x(H2)>x(CH4),在420℃以上的高温超临界区,H2摩尔分数跃居最高,可达65%以上。较高的反应温度有利于提高H2的摩尔分数和气化率,但降低了气体的高热值。获得玉米芯/CMC制氢的最佳温度范围为420—600℃。表明农业废弃物的超临界水气化制氢是一种极具发展前景的能源转化新技术。     

模拟软件在生物质超临界水气化制氢中的应用

综述了生物质超临界水气化制氢过程模拟方面的研究进展,从流体计算软件及化工流程模拟软件入手,对生物质气化过程、生物质超临界水气化过程的现有研究成果加以概述。提出采用化工流程模拟软件Chem CAD对生物质超临界水气化制氢过程进行模拟的思路,以达到工艺改进及设备放大化设计的目的。     

超临界水在降解废弃物及资源化中的应用

综述了超临界水的特性及其在降解废旧塑料、橡胶、纤维素等废弃物及资源化中的应用现状。与传统热分解方法相比,超临界水可实现对高分子废弃物的快速、有效分解,通过分解反应条件的控制,可以控制产物组成,是一种很有前途的废弃物资源化技术。     

结构参数和操作参数对生物质气化制氢技术的影响

生物质气化制氢技术不仅是一种清洁能源技术,而且有助于缓解我国能源压力,优化能源结构。介绍并对比了生物质制氢的主要方法,包括生物法和热化学法制氢技术。热化学法制氢技术的工业化发展较受关注,主要包括气化法、热解法和超临界转化法,其中气化法因产氢量高、废弃物少和工艺要求较易实现等优点,成为目前热化学法制氢的主要方法。阐述了生物质气化过程的基本原理,分别从结构参数(物料特性、气化剂、气化炉种类、催化剂)和操作参数(反应温度、当量比、水蒸气配气比)系统地分析了影响生物质气化过程的主要影响因素及其变化规律,指出应从优化结构参数和操作参数上促进生物质气化制氢技术的发展。     

不同原料制氢工艺技术方案分析及探讨

介绍了煤气化制氢、天然气制氢、重油制氢、干气制氢和煤超临界水气化制氢5种原料制氢工艺技术,通过比较煤、天然气、重油、干气为原料的制氢成本,可知生产每1 m~3氢气的成本从小到大的次序为:煤气化制氢<天然气制氢<干气制氢<重油制氢,煤气化制氢技术具有较好的经济性和发展前景。对超临界水煤气化制氢工艺和传统煤气化制氢工艺进行了对比,结果表明,超临界水煤气化技术具有冷煤气效率高、有效气体组成高、污染少的特点,是一种新型的煤气化制氢工艺技术,具有较好的发展前景。     

Hydrogen production by biomass gasification in supercritical water: A systematic experimental and analytical study

Hydrogen production from biomass gasification in supercritical water is a new technology, which was developed in last two decades. Biomass energy of low quality can be converted to hydrogen energy of high quality by supercritical water gasification. Particularly, supercritical water gasification is an elegant way of wet biomass utilization. Up to now, many important progresses have been made in supercritical water gasification technology by the studies of researchers around the world. Since 1997, supercritical water gasification, which include reaction system, rule of biomass gasification and theory, have been studied in State Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering of Xi’an Jiaotong University. In this paper, we summarize the results from systematic experimental and analytical study on biomass gasification in supercritical water in our laboratory. Also, the development status and future prospect on supercritical water gasification is evaluated.     

超(亚)临界水热法处理有机废物的研究进展

介绍了超（亚）临界水的特殊性质,综述了超（亚）临界水热法有机废物氧化和水解制有机酸、聚合物降解以及纤维性有机废物降解的应用进展,着重评述了超（亚）临界水热法生物质气化尤其是炭、碱和金属3种催化剂催化气化制取H2的发展现状,并展望了超（亚）临界水热法的发展前景。     

超临界水气化生物质技术研究进展

超临界水气化生物质技术是一种新兴的利用生物质能的方法,由于其较高的能量利用率和环保特性,正日益受到人们的重视。本文综述了国内外对于超临界水气化生物质的研究,分析总结了温度、压力、浓度、停留时间、催化剂等因素对反应影响的一般性规律。通过对各国研究者有关超临界水气化生物质技术经济性评价的综合,指出了提高经济性需要努力的方向,并提出了气体产物的利用方式,对该技术的进一步发展和应用有较好的指导意义。     

超临界水中湿生物质催化气化制氢研究评述

超临界水中湿生物质催化气化制氢 ,将能量密度小但可再生的生物质能转变为高能密度且既可贮存又可运输的清洁能源氢能 ,具有全程良性循环的特征 ,因此具有良好的经济前景和环保优势 .本文对国内外超临界水中生物质催化气化及相关研究进展进行了综合评述 ,并分析了超临界水环境中生物质催化气化制取富氢气体的主要影响因素 ,提出进一步研究的方向     

Biomass gasification in supercritical water: Part 1. Effect of the nature of biomass

In this study, biomass feedstocks, including lignocellulosic materials and the tannery wastes, were gasified in supercritical water. Gasification experiments were performed in a batch autoclave at 500 °C. The amount of gases, the gas compositions and the amount of water soluble compounds from gasification were determined. The hydrogen yields ranging between 4.05 and 4.65 mol H₂/kg biomass have been obtained. The results showed that the yields and composition of gases depend also on the organic materials other than cellulose and lignin in lignocellulosic material. In addition to this, it was concluded that the kind of lignin may also have an effect on gasification products. In the case of tannery wastes, the type of tannen agent used in leather production considerably effected the gasification results.     

生物质热转换制氢的研究进展

氢气是一种理想的洁净能源。从能源角度和环境角度考虑,发展生物质制氢技术都具有重要的意义。生物质制氢技术主要包括热化学法和生物法,其中热化学法主要是将生物质气化或液化,再进行重整和水蒸气变换反应,获得氢气。本文综述了生物质热化学转化(包括气化、超临界水气化、热裂解等)制氢技术的研究进展,并对典型的制氢技术作了评述和展望。     

加快生物质废弃物吸附增强制可再生氢气

作为全球性的优质能源载体,氢的主要生产方式包括碳氢化合物（例如天然气、煤炭和生物质）的热化学过程以及使用电力来源与可再生能源（如风能或太阳能等）的水电解过程。目前的水电解技术在大规模制氢方面经济竞争力亟待提升。本文指出：为了在2060年实现碳中和,迫切需要开发绿氢制备新技术,大力发展可再生制氢和低碳制氢。具有碳捕集、利用和封存的碳氢化合物低碳制氢（蓝色）技术将占重要地位,随后逐步转向可再生制氢（绿色）,并有望全面实现零碳制氢,进而对长期低碳化社会的发展至关重要。文章提出我国生物质资源非常丰富,但生物质废弃物制氢的技术成熟度仍然较低,迫切需要开发从生物质中高效生产可再生氢气的新技术,以显著提高氢气产量并降低成本;吸附增强反应代表了一种可用于可持续生产氢的有前景的新技术;氢气的产率和纯度可以通过过程强化得到显著提高,制氢过程的强化可以在多功能反应器中实现,其中重整和/或气化、水煤气变换和CO₂移除步骤可将重整/水煤气变换反应催化剂和CO₂捕集剂混合而集成到一个反应器中。最后指出：由于该过程潜力巨大,因此应助推耦合气化和吸附增强反应过程从生物质废弃物中生产可再生氢气的工艺过程,以加快推进碳中和进程。     

生物油气化技术的研究进展

概述了国内外关于生物油水蒸气重整、裂解气化和超临界水气化以及其模型化合物气化和生物油气化制备合成气的净化等技术的研究进展,指出无论从经济方面还是技术方面,生物质热解油气化制备合成气都优于生物质直接气化制备合成气,但目前这一技术还处于实验室研究阶段。