Investigating effects of temperature on fuel properties of torrefied biomass for bio-energy systems

Torrefaction of selected agro-residues (rice straw and cotton stalk) was successfully carried out on indirectly heated, batch-type fixed-bed reactor under different reactor temperatures (200–300°C) at a fixed heating rate of 10°C/min. Our preliminary results demonstrated that the rice straw, torrefied at 275°C, exhibited higher mass yield (64%) and energy yield (84%) with better fuel properties, i.e. lower moisture content (1.2%), volatile matters (54.7%), higher fixed carbon (24.8%), and higher heating value (HHV) 18.7 MJ/kg. On the other hand, cotton stalk showed a slightly lower mass yield (56.3%) and energy yield (74.4%) compared to rice star with very high HHV 22.5 MJ/kg torrefied at a relatively lower temperature of 250°C. Interestingly, the lignocellulosic composition showed a drastic increase in the lignin content of rice straw and cotton stalk, torrefied at 275°C and 250°C, respectively, which indicates good binding ability of bio-fuel leading to improved energy density. Our present work gives an insight that the torrefied rice straw and cotton stalk could be a promising biomass feedstock for bio-energy based systems such as biomass pyrolsyis and gasification.     

N2和CO2气氛下辽河稠油热解过程及产物性质

利用热重分析仪（TGA）和固定床反应器对辽河Q块稠油在N₂和CO₂气氛下的热解过程及产物性质进行了研究。TGA实验结果表明,2种气氛下的稠油热解过程均可划分为轻组分与水分挥发、组分较弱化学键断裂和重组分裂解产油成焦3个阶段,热解曲线总体变化趋势类似。固定床反应器热解实验结果表明,随温度升高,2种气氛下的液体产物产率均升高,热解气和残余物产率均降低,CO₂气氛下650 ℃液体产物最大产率为61.53%。不同温度下热解所得液体产物和稠油的红外谱图显示,随热解温度升高,甲基含量增多、亚甲基含量减少。对液体产物的氧化过程进行TGA分析发现,随热解温度升高,其失重曲线向高温区明显偏移且失重程度减弱,CO₂热解所得液体产物的氧化失重比N₂快。     

Cu掺杂磷钼杂多酸催化剂的低温SCR脱硝性能

选用锐钛矿型TiO₂作为载体,以磷钼杂多酸（HPMo）掺杂Cu作为活性组分,采用浸渍法制备了Cu-HPMo/TiO₂负载型杂多酸SCR脱硝催化剂。研究了Cu掺杂比例、催化剂煅烧温度和活性组分负载量等因素对催化剂脱硝效率的影响,并通过XRD、BET和SEM等表征方法对催化剂结构特性进行了表征分析。活性测试结果表明,当活性组分配比为Cu∶Mo=3∶1,煅烧温度为350℃,活性组分负载量为10%时,催化剂的脱硝效率最佳,催化剂在200℃时NO _x 去除率即达到92%,在250℃时有着最高99%的NO _x 去除率。XRD和BET等表征结果显示,Cu的加入增加了活性组分在催化剂表面的分散性,使比表面积增大;适量的Cu掺杂和适宜的煅烧温度有利于增强Cu与Mo的相互作用,使得活性组分分散性良好,晶粒体积减小,晶粒之间连接紧密及催化脱硝活性提高。     

CuO/PSSF复合催化剂的制备及其在苯酚降解中的应用

以纸状不锈钢微纤材料（paper-like sintered stainless steel fibers,PSSF）为载体,采用化学气相沉积法（chemical vapor depositon,CVD）制备CuO/PSSF复合催化剂并在固定床反应器上进行苯酚湿式催化氧化降解研究。采用SEM、XRD、XPS等技术对催化剂的表面形态、物相结构、元素价态进行分析,改变流量及床层高度考察停留时间对湿式催化氧化降解苯酚过程中苯酚转化率、H₂O₂转化率、TOC转化率及Cu²⁺浸出浓度的影响规律。催化剂表征结果表明,活性组分CuO成功负载在PSSF微纤材料上;活性评价测试结果表明,低流量条件对各活性指标变化影响十分明显;随床层高度增加各活性指标均显著提高,4cm床层高度下达到最高苯酚转化率和TOC转化率,分别为96.5%和47.4%,同时没有高毒副产物产生。本文初步探究了复合催化剂与固定床反应器结合的工艺可行性,旨在为工业化含酚废水的降解提供一些思路。     

SrO助催化剂对Fe1-xO基熔铁氨合成催化剂性能的影响

采用高温熔融法制备了不同SrO含量的Fe_{1- x} O基氨合成催化剂。在类似工业条件下（15MPa、30000h^-1）使用固定床反应器对催化剂进行了氨合成（氮的催化加氢）活性评价,并采用X射线能谱仪（EDS）、程序升温还原（H₂-TPR）、N₂程序升温脱附（N₂-TPD）、X射线粉末衍射（XRD）对样品进行表征。结果表明,随着SrO含量的增加,催化剂的活性先增加后降低,呈现出火山型活性变化趋势。当SrO质量分数为0.4%时,催化剂活性最高。SrO存在表面偏析现象,且SrO的添加并没有促进或明显抑制催化剂的还原。少量SrO的添加降低了N₂的解离活化能或降低了NH _x 物种的稳定性,提高了催化剂的活性;SrO含量进一步增加,覆盖了表面部分活性位,消耗了体相的重要结构助催化剂Al,降低了催化剂的活性和耐热性能。     

水蒸气对煤焦油模化物裂解行为及析碳的影响

采用机械化学法制备Ni-Ce/Al₂O₃催化剂，在固定床反应器中考察了水蒸气气氛对煤焦油模型化合物甲苯＋芘催化裂解行为的影响。根据产物生成规律提出了芘向萘转化的裂解机理，并以D₂O对其进行了验证。通过XRD、TG-DTG和Raman等表征了析碳的类型与结构特征。结果表明：相较于纯氮气气氛，水的加入可明显提升重质组分芘的裂解率，且随水碳比（S/C）增加呈先增加后降低的趋势，在S/C=0.15时达到最大值98.93%，比S/C=0时增加32.09%。析碳率随S/C比增加一直呈下降趋势，由S/C=0时的10.04%降至S/C=0.26时的5.39%。析碳分析结果表明，S/C=0时，生成的积炭类型主要是β型碳及γ型碳，水蒸气存在时，活性较高的α型碳含量增加，说明水蒸气的持续消碳作用抑制了C_α向C_β与C_γ方向转化。     

固定床内错流传热——I.床层的温度分布

对固定床中流体与换热管呈错流流动的传热进行了实验研究,并以二维传热模型进行模拟.比较模拟结果与实验测得数据得到如下结论:错流传热影响区域主要在换热管的后方,在前方几乎没有影响;错流传热过程与流体流动方向密切相关,热量传递顺流体流动方向进行,逆流动方向几乎不发生热量传递;随着Reynolds数增大,等温线范围变窄,被加热区宽度变小.拟合关联得到了壁给热系数hw和床层有效导热系数lb的关系式:hwDP/lf=14.77+0.058RePr,l/l=15.14+0.296RePr.     

Effect of particle size on lignite devolatilization in a fixed-bed reactor

A fixed-bed coal gasification reactor was set up which specifically simulated the devolatilization zone in a gasifier. Samples (100 g) of lignite coal in three size ranges; ?2+1 mm, ?3+2 mm and ?4+3 mm, were devolatilized in the temperature range 350–550 °C with a steam-oxygen mixture, at 1 atm. The effect of these operating variables on tar yield and composition, melting point, viscosity, specific gravity, and molecular weight distribution was determined. A first-order reaction model was fitted to the experimentally observed total loss in weight of the lignite.     

固载AlCl_3催化甲基三氯硅烷/三甲基氯硅烷再分配反应实验研究

针对有机硅单体二甲基二氯硅烷生产中的副产物—甲基三氯硅烷(—甲)和三甲基氯硅烷(三甲),采用固载 AlCl_3催化剂,在800mm×20mm(内径)的固定床反应器中进行一甲和三甲的再分配反应,制得二甲基二氯硅烷。通过催化剂筛选试验,结果表明以活性炭为载体的固载 AlCl_3催化剂为佳。通过工艺条件实验,确定了在活性炭固载 AlCl_3催化剂上一甲和三甲再分配反应的适宜工艺条件为:反应物摩尔比为1.0.液时空速 LHSV 为0.66 mL/(h·g-cat),反应温度为320℃,得到二甲收率70%左右。该催化剂还表现出一定的催化稳定性。     

铀水冶密实固定床离子交换塔新型反冲出水装置的研制

通过对现有铀水冶密实固定床离子交换塔的反冲出水装置所存在的问题进行分析,提出一种新型反冲出水装置,可有效降低塔内和反冲出水装置所承受压力,达到减少装置泄漏和树脂破损率的目的.