生物质热解机理研究进展

总结了生物质热解动力学模型的研究进展,指出了全局反应动力学模型的不足之处;由此讨论了包含具体热解产物的热解机理反应模型,介绍了近年来热解机理研究的新方法,同时列举了包含新方法的实验例子;最后指出了热解机理研究中存在的关键问题。     

木质素基本结构、热解机理及特性研究进展

木质素是由三种苯基丙烷单元通过醚键和C—C键相互偶联形成的复杂高分子聚合物,并且与碳水化合物交联形成复杂的结构,其在自然界中的储量仅次于纤维素,传统木质素利用方式效率低,资源浪费严重。热解是一种重要的木质素高效转化利用技术,木质素复杂的结构特性会显著影响其热解过程和产物分布。本文综述了木质素结构和热解机理,概述了不同原料和不同提取方式木质素的热解特性,最后对木质素热解转化进行了展望,为木质素的资源化利用提供理论基础。     

β-O-4型木质素二聚体模型化合物热解机理研究

针对β-O-4型木质素二聚体模型化合物(愈创木酚基甘油-β-愈创木基醚),通过密度泛函理论计算方法研究其热解反应机理。研究结果表明,该二聚体初始热解过程中Cβ—O键均裂解离能与两种协同断裂反应能垒远低于Cα—Cβ键均裂解离能;进而深入探究该二聚体分别经历Cβ—O均裂以及两种协同断裂反应的后续反应路径及其所生成的不同产物,其中Cβ—O均裂机理是该二聚体热解的最优机理,后续所形成的能量最优产物为愈创木酚与3-甲氧基-4-羟基苯乙烯。     

褐煤干燥及热解机理研究现状

单个大颗粒褐煤干燥、热解机理的研究对于褐煤提质技术的开发具有重要的理论与实际意义,可用于该过程的数值计算与优化研究.对于单个大颗粒褐煤而言,在干燥、热结过程中内部存在较大的温度、水含量及挥发分含量的梯度,所涉及到的科学问题为多孔介质传热与传质问题.文中主要针对褐煤的干燥机理、热解机理及堆积态干燥过程机理进行了详细的文献调研.     

污泥的热解动力学及机理研究

1前言污泥的热分解过程是污泥在气化和燃烧过程中的初始阶段,对污泥稳定着火和燃烧过程有着重大的影响。因此,深入研究污泥的热分解将增进对污泥的各种转换过程的理解,对完善污泥的气化和燃烧过程的控制和设计有着一定的现实意义。由于污泥的热解过程非常复杂,整个热解过程既有     

基于三组分的生物质快速热解实验研究

在管式炉内对纤维素、半纤维素和木质素进行热解实验研究,考察热解温度对于热解产物(焦炭、焦油和不凝性气体)分布的影响。实验结果表明:随温度的升高,三组分热解产生的焦炭产量不断降低,气体产量不断增加,焦油产量先升后降,存在一最佳反应温度。不凝气体组分随温度变化有不同的变化趋势,焦油的组分也不同。选取稻秸和玉米秸秆为原料,按照这两种生物质中三组分含量的不同将纤维素、半纤维素和木质素的产物进行叠加,并与稻秸和玉米秆的热解实验结果作对比,分析三组分含量对于热解产物的影响。结果表明:按照三组分叠加的方法来考察生物质的热解在一定程度上是可行的,产物产量的总体趋势一致,在产量上稍有差异。     

大豆秆的FTIR分析及热解机理研究

为高效利用大豆秆,有效控制热解产物,采用FTIR分析了大豆秆的组分,利用热重法在4个不同升温速率下对大豆秆的热解行为进行了研究。结果表明,大豆秆主要组分为纤维素、半纤维素、木质素和木聚糖等。大豆秆热解可分为4个阶段,随着升温速率的提高,主反应区热重曲线和微分热重曲线都向高温方向移动,热解最大速率以及相对应的温度随之提高;Ozawa法计算大豆秆主热解区间的活化能值集中在98.78～191.75kJ/mol;譒atava机理函数推断法得出大豆秆热解的最可能机理属于19号机理函数Avrami-Erofeev方程,随机成核和随后生长,反应级数n=3。     

储运油泥热解机理研究

利用管式炉,通入氯气和二氧化碳两种不同气氛,研究储运油泥的热解特性.分析油泥的气、液、渣的不同特性,探讨两种气氛下的不同热解特点.二氧化碳气氛下油泥热解的最佳温度为450℃,而氮气气氛下为500℃2.二氧化碳气氛下的渣是致密性渣,氮气气氛下是薄壁型渣.冷凝液中的低烷烃类、单环芳烃,二氧化碳气氛下比氮气气氛下高.而气体成分中甲烷和氢气含量氮气气氛比二氧化碳下高.得出同温度下,氮气的热解程度大于二氧化碳,而且二氧化碳参与了热解反应.     

纤维素生物质热解试验及其最概然机理函数

采用化学方法测量纤维素生物质稻秆、棉秆及松木屑的纤维素及木质素含量,利用Malek法逻辑选择得到较合理的最概然机理函数G（α）或f（α）,并通过热重法分析纤维素含量对热解特性的影响规律．结果表明：纤维素含量越高,热解速率越大;木质素含量越高,热解速率越小;随着样品升温速率的提高,热解曲线向低温区偏移,热解速度加快;样品粒径越小,颗粒间的空隙越小,传质传递的阻力增大,失重速率降低,最大反应速率降低;利用Malek法推断最概然机理函数十分有效,通过分析得到稻秆热解过程应分为两个阶段分别建立动力学模型,前段采用D1模型,后段采用F1模型．     

下降管式生物质热解液化装置的计算分析

综合考虑了下降管式生物质热解液化装置中的流动、传热和热解反应，在假设简化的基础上对在该装置中的热解过程进行了计算，计算结果和实验结果基本一致。计算表明：在合理操作条件范围内，载体初始温度、粒径、流量对热解结果的影响显著；采用粒径为2．5mm载体时，载体初始温度为773K左右，载体和生物质质量比为20左右时液体产物得率最高。这些结果为该类设备的设计和操作参数的确定提供了参考。     

生物质废弃物在回转窑内热解研究--Ⅰ.热解条件对热解产物分布的影响

研究了生物质类废弃物在回转窑内的热解特性,讨论了物料种类,热解终温,加热方式,给料粒径和含水率对热解产物分布的影响。物料挥发份和热解终温高,加热快,粒径小,有利于燃气产率的提高以及炭产率的降低,而水分的提高会提高焦油的产率并降低炭的产率。同时,还研究了回转窑内的温升特性和热解气体的瞬态析出特性。     

纤维素和木质素含量对稻草、锯末热解及燃烧特性的影响

利用热重分析仪分析了生物质中纤维素和木质素含量对稻草、锯末热解及燃烧特性的影响。在热解过程中,生物质中纤维素含量较高的锯末,与纤维素含量较低的稻草相比,燃料失重要大。在燃烧过程中,通过实际生物质与纤维素和木质素混合物的对比,发现稻草和锯末的燃烧分为挥发分的脱除和焦的燃烧两个阶段,且燃烧特性与焦的形貌密切相关。     

生物质热解的灰色关联度分析与多元回归模型优化研究

影响生物质热解的因素很多,文章只考虑影响热解产物的5个重要因素:物料性质、填实度、热解终温、物料粒径和加热速率,使用灰色关联度分析计算得出影响热解产气率、气体热值、焦油产率、半焦产率等因素的关联度数值依次为热解终温>物料特性>加热速率>物料的填实度>物料粒径。采用3种回归方法拟合参考因素和影响因素之间的关系,经过回归显著性F—检验后得出逐步回归方法拟合效果“最优”,如半焦产率逐步回归方程最终检验结果F=139.23>F(5,23,0.95)=2.64,剩余标准差(RMSE)=0.02418,模型和实验吻合得很好,同时结合先进的计算软件可使工艺过程优化和简单化。     

生物质热解的典型影响因素及技术研究进展

生物质通过热解可以获得热解气、生物油以及生物炭,实现其资源化、清洁高效利用。文章阐述了生物质热解过程中的反应机理,探讨了不同热解条件(如温度、升温速率和热解气氛)以及不同预处理方式(如烘焙、干燥、酸洗和水热)对生物质热解特性的影响。基于催化剂特性差异将用于生物质热解的催化剂分为固体酸和碱基催化剂并进行概述。在总结前人研究进展的基础上,梳理了有热载体和无热载体的生物质热解反应器的发展进程,针对生物质热解的研究因素较为单一的现状,提出通过围绕"微观结构-宏观调控"开展多尺度、定向调控、高效制备热解产物的方法,并对热解过程中自由基的变化研究不足以及热解催化剂失活等问题提出了展望,从而为生物质热解技术的发展提供理论依据,加快实现我国生物质的资源化利用。     

生物质快速热解及水蒸气气化实验研究

对生物质气流床气化过程进行了小型台架实验研究,建立生物质气流床气化小型实验台架,进行生物质快速热解和水蒸气气化的实验,实验表明:温度提高有利于提高产品气的产率、气化过程的碳转化率和气化效率,但温度过高会促进CH_4的重整反应、水气变化反应、降低CO、甲烷含量,从而影响产品气热值。粒径对气化结果有着一定影响,粒径对气化结果的影响主要体现在固相内部升温速率和最终温度上,粒径越小,颗粒升温越快,能达到的最终温度越高。水蒸气气化过程中,适当的水蒸气的通入能大量提高产气中的H_2、CO的占比,提高碳转化率和H_2/CO的比值,碳转化率在S/B比为1.4时达到最大值96%,此时气化效率也高达94%,水蒸气的通入过量会导致炉内温度下降,各项评价指标均开始下降,降低燃气品质。     

稻壳在流化床中的快速热解研究

研究了稻壳在一个内径为３２ｍｍ的小型热解流化床中的热解过程，探讨了几种因素对热解气体的组成、气体热值和热解效率的影响。实验结果表明，温度、加热速率和停留时间是影响稻壳热解的最主要因素。在良好流化的情况下，停留时间约１ｓ时，在９００℃时热解所得气体热值可达１３０５５ｋＪ／Ｎｍ＾３，热解效率可达５１％。     

生物质热解技术研究现状及其进展

生物质热解技术是把低能量密度生物质转化为高能量密度气、液、固产物的一种新型生物质能利用技术。其中液体产物具有便于运输、储存等优点,可替代燃料油用于发电、供暖系统以及可代替矿物油提炼某些重要的化学物质。介绍了国内外对这一技术的各种研究及其进展,并简要介绍了上海理工大学独立研制开发的生物质闪速液化实验装置。     

草类生物质热解特性及动力学的对比研究

我国长江中下游地区有大面积分布的芒属、芦苇、狼尾草,研究很少,应用少.为草类生物质能的开发与利用提供又一途径.对芒属、芦苇、狼尾草进行常压热重分析,同时与常见的稻草相比较,通过生物质热解失重率(TG)和失重速率(DTG)曲线,获得相关热解特性参数,采用生物质挥发分综合释放指数(D),并通过热分析数学方法求取生物质热解动力学参数.试验结果表明:草类生物质热解过程可以分为4个阶段,在563 K附近存在一个肩峰,失重都集中在460 K～673 K.挥发分综合释放指数则芒属>稻草>狼尾草>芦苇,活化能则芒属>稻草>狼尾草>芦苇,固体剩余物则芒属>狼尾草>稻草>芦苇,所以总体上看芒属的热解稳定性相对较差,芦苇的热解稳定性较好,同时采用二级反应动力学模型由Coats-Redfern法求的相应得活化能和频率因子.也为今后更好、更合理高效的利用这些草类提供实验数.     

基于EPR检测技术的香兰素热解机理研究

采用香兰素为木质素模型化合物,结合电子顺磁共振技术（EPR）以检测其热解反应的中间产物,通过确定中间产物的变化规律论证香兰素的热解机理及热解的反应路径。结果表明,对于香兰素而言,原位检测得到结焦中间产物的前驱体和一大部分稳定的碳自由基,而冷阱-捕获到的自由基主要为苯甲酰自由基、甲基自由基、OH自由基和H自由基。证明了香兰素的热解反应过程中存在自由基反应,同时也确认并提出了香兰素热解的反应路径。     

生物质木屑热解动力学研究

在空气氛围下对生物质木屑进行热解实验研究。通过分析TG曲线和DTG曲线可知,热解过程分为3个阶段。应用Coats-Redfern积分法对生物质木屑的热解过程进行动力学分析,采用y(α)-α主曲线法选择最概然的动力学机理函数,建立热解模型,同时计算相应的活化能和指前因子。