生物质微波干燥及其对热解的影响

通过与常规热风干燥方式比较,研究生物质微波干燥过程及其对热解的影响,以探索在生物质快速热解液化工艺中采用微波干燥技术进行原料预处理的可行性。干燥实验表明,微波炉的干燥速率明显大于烘箱（5倍以上）,同时在微波快速干燥过程中,原料内部的孔隙结构得到了改善。热天平上干燥样品的热解表明,微波干燥处理有利于生物质的热解,特别是纤维素和半纤维素的热解,并且能在一定程度上抑制生物油蒸汽的二次裂解反应,从而使实际流化床热解液化装置中的生物油产率有所提高。研究表明,将微波干燥技术用于生物质热解液化的原料预处理过程在技术上和经济上均具有可行性。     

生物质热解液化与美拉德反应

对生物质热解液化和美拉德反应进行了介绍,指出美拉德反应不仅存在于生物质热解液化过程中,而且通过引入适量氨等调控措施,可以促进美拉德反应有选择性地生成吡嗪类杂环化合物等高值化学品,然后再通过分级冷凝将生物油分为化工生物油和燃料生物油,前者用于分离提取高值化学品,后者用于锅炉和窑炉的燃料.引入美拉德反应后,生物质热解液化技术经济性将会得到根本性的改善.     

生物质快速热解制备液体燃料

本文回顾了生物质快速热解液化技术的国内外研究现状,重点叙述了初级生物油的化学组成和燃料性质,指出生物油是一种复杂的含氧有机混合物,具有水分含量高、氧含量高、热值低、酸含量高、安定性差和化石燃油不互溶等独特的性质;针对这些性质,介绍了几种常用的生物油精制提炼方法,包括催化裂解、催化加氢、高温热解气过滤、添加助剂、催化酯化、柴油乳化以及制备富氢合成气与费托合成,并分析了各种精制技术发展的关键问题。     

生物质快速热解制备液体燃料

本文回顾了生物质快速热解液化技术的国内外研究现状,重点叙述了初级生物油的化学组成和燃料性质,指出生物油是一种复杂的含氧有机混合物,具有水分含量高、氧含量高、热值低、酸含量高、安定性差和化石燃油不互溶等独特的性质;针对这些性质,介绍了几种常用的生物油精制提炼方法,包括催化裂解、催化加氢、高温热解气过滤、添加助剂、催化酯化、柴油乳化以及制备富氢合成气与费托合成,并分析了各种精制技术发展的关键问题.     

生物质快速热解制备液体燃料

本文回顾了生物质快速热解液化技术的国内外研究现状,重点叙述了初级生物油的化学组成和燃料性质,指出生物油是一种复杂的含氧有机混合物,具有水分含量高、氧含量高、热值低、酸含量高、安定性差和化石燃油不互溶等独特的性质;针对这些性质,介绍了几种常用的生物油精制提炼方法,包括催化裂解、催化加氢、高温热解气过滤、添加助剂、催化酯化、柴油乳化以及制备富氢合成气与费托合成,并分析了各种精制技术发展的关键问题.     

生物质组分及温度对闪速热解挥发分的影响

生物质是一种可再生、污染小的自然资源，它可以直接燃烧产生热能，也可以转化为气体、液体燃料或化工原料。生物质热转化技术近年来受到国内外学者的广泛重视。而热转化过程中，热解是第一步，与生物质组分、热解温度、滞留时间等因素有关。热重仪（TGA）是一种研究热解机理常用的方法，它适用于慢速程序升温的热解研究。研究发现，热解条件及生物质种类对反应表观活化能与表观频率因子等动力学参数有很大影响。层流炉闪速加热设备，已经用于煤的热解研究。本文利用自己设计的以热等离子体为热源的层流炉系统，对椰子壳、棉花秆和稻壳粉末进行了闪速热解实验研究及模型理论分析，探讨了生物质化学组分、热解温度和滞留时间对挥发分的影响，为生物质闪速热解提供了一定的基础数据。     

预处理技术在生物质热化学转化中的应用

随着化石燃料的不断消耗和气候的变化,生物质能作为一种可再生能源越来越受到关注。生物质可以通过生物法和热化学法转化成有用的燃料,热化学转化技术因其可以将生物质高效地转化生成气体、液体和固体燃料使其占有主导地位。对生物质进行预处理可以改变其物理化学特性,并且这些改变影响着后期热化学转化生物质产品的品质和收率。本文综述了生物质预处理技术在热化学转化技术方面的应用进展。对生物质进行烘焙预处理改变其可磨性,疏水性。生物质热裂解之前对原料进行脱灰分减少了生物质中的灰分,改变了生物质热裂解液化的产品分布。预处理液化相对直接高压液化生物油收率大大提高,同时最优化反应温度也大大降低。     

碱／碱土金属催化松木屑快速热解机制

研究碱／碱土金属（AAEM）对生物质的热解及其热解产物组成的影响规律,可为生物质热解特性研究和热解产物的高效利用提供重要的理论依据。本文以松木屑为原料,将原样进行酸洗,并对酸洗样分别用K、Ca、Na和Mg氯化盐溶液浸渍,在500℃和Ar气氛下对各样品进行快速热解,考察了4种金属离子对松木屑热解产物组成分布的影响规律;通过热重分析考察了各个样品的热解特性;通过对热解生物油的气相色谱／质谱（GC／MS）分析考察了快速热解的焦油成分。研究结果表明：AAEM对松木屑有明显的催化作用,AAEM的存在能够提高热解气体和固体的产率,降低热解焦油的产率;AAEM能够降低热解温度,使热解更加容易进行;快速热解的焦油成分主要有酚类、酮类、醛类、芳烃、醇类、脱水糖类、呋喃类以及酸类,AAEM显著影响焦油产物组成,特别是呋喃类和芳烃的含量会有所增加。本文为优化生物质的热解条件与提高热解生物油品质具有重要意义。     

煤炭拔头提取液体燃料新工艺

随着经济的发展，国内对优质液体燃料的需求日趋增加，预计今后供需矛盾将更为突出。中国能源资源的特点是油少煤多，若对较年轻的煤种采用快速热解和快速冷凝的拨头工艺，并与循环流化床锅炉相结合，可望获得较高的油品收率，同时实现煤的洁净燃烧。而研究和开发一种新型的热解反应器是实现新工艺工业化的关键课题。     

生物质热解油品位催化提升的思考和初步进展

生物质热解油是一种由几百种含氧有机物组成的混合物,需经过提质才能直接用作车用燃料.多数研究者以降低生物油的含氧量作为提质的目标,作者提出了一个完全不同的思路,以转化得到的稳定而易燃的含氧有机物为生物油提质的目标.实验表明,催化提质后生物粗油中不稳定的、腐蚀性的组分(如醛、酸、酚类等物质)大为减少,而相对稳定的、腐蚀性较低的组分(如酯、醇、酮类等物质)明显增加.本文小结了作者所在的研究团队在生物质热解油品位提升方面的近期研究进展.     

生物油水蒸气气化实验研究

利用固定床反应器对生物油的水蒸气非催化气化性能进行了实验研究,考察了温度和水蒸气的加入量对气化过程的影响,对气化所得粗合成气的组成分布进行了分析。结果表明,升高温度有利于生物油向合成气转化,1 200 ℃时,生物油的碳转化率可达97.8%,合成气有效成分(H₂+CO)的产率可达77%,其中H₂/CO摩尔比为1.19;水蒸气的加入可以提高合成气中的H₂/CO摩尔比,当S/C(水碳比)=4时,合成气中的H₂/CO摩尔比可达3.69,与此同时,水蒸气的加入不利于合成气有效成分产率的提高;生物油气化所得气体为中热值气体。     

太原东山煤地下气化模型试验研究

通过地下气化模型试验，获得了东山煤地下气化过程的一般规律。进行了东山煤空气气化及纯氧-水蒸气气化试验，研究了鼓风量及气氧比对煤气组成的影响、气化过程的稳定性以及试验条件下的煤层气化速率变化，进行了纯氧-水蒸气地下气化的物料衡算。试验结果表明，东山煤空气气化可以生产低热值空气煤气，鼓风量会影响空气煤气的组成；纯氧-水蒸气地下气化可以获得合格的二甲醚合成原料气，但需根据气化工作面的移动及煤气组成变化，采用移动点供风气化维持气化过程连续稳定进行。气化过程的物料衡算可以用来预测气化煤气的基本组成。气氧比影响煤气组成变化，试验条件下适宜的气氧比范围为1.8～2.2。气化工作面扩展速率在供风点附近出现最大值，变化平稳，瘦煤地下气化具有较高的稳定性。     

生物油TG-FTIR分析与热解气化特性研究

以稻壳快速热解产物生物油为对象,在对其进行热重红外检测的基础上,结合生物油及其轻质、重质组分的热解气化实验,研究了生物油热解气化过程及气体产出特性。结果表明,生物油的热解气化分为两个阶段,一是轻质组分的快速挥发热解;二是重质组分的裂解气化与缩合缩聚,活化能分别为35~38 kJ/mol和15~22 kJ/mol。温度升高,热解气化效率增加,以H₂和CO为主的合成气产量增多,但气体产物热值降低。气体中H₂主要来自轻质组分的热解气化,而重质组分则裂解产生较多的CO、CH₄等物质。     

酸性离子交换树脂催化酯化改质生物油的研究

以磺酸型离子交换树脂为催化剂, 在模型反应的基础上, 探讨了该催化剂在稻壳裂解油及其轻质馏分的催化酯化改质过程中的活性和效果, 并通过气-质联用仪对酯化前后的生物油进行了成分分析. 结果表明, 酯化过程中采用的催化剂可以方便地分离和循环使用; 生物油中的有机酸顺利地转化为相应的酯类(主要为乙酸乙酯). 通过催化酯化改质后, 两种生物油的理化特性均得到了有效改善, 热值分别由16.80和12.76 MJ/kg提高到20.08和18.33 MJ/kg, 相应提高了19.5%和43.6%; 黏度分别由11.83和1.42 mm2/s, 下降到3.77和1.12 mm2/s; 水分分别为23.7%和28.4%, 流动性明显增强, 理化特性得到了明显提高. 为生物油的精制加工提供了一种有效方法.     

Thermogravimetric analysis with gas chromatograph mass spectrometry of Japanese fir wood (Abies sachalinensis) in helium with or without steam–oxygen

Thermal properties of a kind of Japanese fir wood (Abies sachalinensis) were thermogravimetrically analyzed and produced compounds were gas chromatograph mass spectrometrically analyzed for basic study of biomass gasification. Atmosphere during each analysis was controlled to be helium alone or helium with steam–oxygen. Compounds identified in this series of measurements were roughly classified into three groups: (a) phenol and its derivatives, (b) oxygenated cyclic compounds, and (c) oxygenated compounds of low molecule. Their production rates were dependent on both temperature and atmosphere, which well explained high carbon conversion rate from feedstock to gas of advanced gasification technologies, such as entrained-flow type gasification, and high yields of solid and liquid residues of traditional gasification technologies, such as fixed-bed type gasification.     

Effective hydrodeoxygenation bio-oil via natural zeolite supported transition metal oxide catalyst

Bio-oil from biomass pyrolysis is promising to be used as a sustainable biofuel and high-value-added chemical. However, the presence of high acid, water, and oxygenate causes corrosive properties, low higher heating value (HHV), and instability of the bio-oil component. Therefore, refining the bio-oil is essential to improve its quality. In this study, we introduced natural zeolite (HZ) impregnated with transition metal oxide (TMO) to refine the bio-oil using the hydrodeoxygenation method (HDO) at various catalyst ratios and temperatures. We find that ZnO/HZ 5% wt. shows the best catalytic performance, with the conversion of organic phase reaching ～ 50%. The refined bio-oil from Fe₂O₃, ZnO, and CuO has high-quality physicochemical properties with carbon, oxygen, water level, and HHV values are 37–52%, 40–53%, 8–27%, and 17–21 MJ/kg, respectively. This result represents a high catalytic performance for the hydrodeoxygenation process of bio-oil using natural zeolite-based transition metal oxide for better and low-cost biofuel production.     

生物油中酚类化合物加氢脱氧催化剂研究进展

随着化石能源日益匮乏,生物质热裂解制备生物油广受关注.然而,生物油中含有大量酚、呋喃、醛、酮等含氧化合物,含氧量高达50%,导致其热值低、化学稳定性差等,因而阻碍了它的广泛应用,必须对其进行加氢脱氧精制降低含氧量.在生物油中众多含氧化合物中,酚羟基氧被认为是最难被脱除的.对酚类含氧化合物加氢脱氧催化剂及反应进行了简单综述,并提出了如何进一步提高催化剂性能的有效方法.     

Plasma-Assisted Treatment of Municipal Solid Waste: A Scenario Analysis

Small-scale thermal treatment of municipal solid waste (MSW) was investigated using mass and energy balances based on the assumption of thermodynamic equilibrium. A typical average MSW composition from the literature was used as basis for modelling of a one ton per day waste gasification facility (plant). Syngas production by pyrolysis, stoichiometric O₂ addition and auto-thermal (gasification with oxygen and/or air where no external heat input is required) combustion were considered. These cases were evaluated for production of electricity only, and steam. From purely thermodynamic considerations, it was observed that auto-thermal oxygen gasification produces the most electricity (47.00 kWe) and oxygen plasma gasification produces a positive net amount (4.07 kWe) on a 1 ton per day scale. Although auto-thermal air gasification also produces a net positive amount, the calorific value of the syngas is too low to fuel an internal combustion engine. As expected, the amount of steam generated by the different scenarios is high due to higher process efficiencies. The close-coupled auto-thermal oxygen process proved to be the most efficient. The cost of additional oxygen generation was however not taken into account, and may change the picture significantly.     

福建无烟粉煤纸浆黑液富氧流化床催化气化研究

在实验室小型流化床反应器中研究了福建龙岩无烟粉煤纸浆黑液富氧催化气化的特性，考察了纸浆黑液催化剂添加量不同时氧体积分数变化对碳转化率、产气率、煤气组成与热值的影响。结果表明，纸浆黑液催化和富氧气体燃烧的双重作用明显地提高了煤的碳转化率和煤气有效组成；纸浆黑液中钠碱对煤焦气化的催化与对煤灰分中SiO2和Al2O3等氧化物的熔制反应同时发生并存在着竞争；纸浆黑液中钠碱对高温碳与气化剂之间多种反应表现出不同程度的促进。龙岩无烟粉煤在纸浆黑液富氧催化气化时适宜操作条件是氧的体积分数40％和蒸汽/富氧比为1.4kg/m3～2.0kg/m3。碳转化率94％、煤产气率为3.62m3/kg、煤气热值为7.33mJ/m3。     

Cu-橄榄石载氧体煤焦化学链气化实验研究

用浸渍法以橄榄石为载体负载CuO制备了Cu-橄榄石载氧体,并在固定床上开展了载氧体存在下煤焦的水蒸气气化实验。结果表明,提高气化温度和水碳物质的量比可以提高煤焦气化的碳转化率和合成气产率;增加载氧体CuO负载量和载氧体/煤焦质量比能提高碳转化率和水转化率,但会消耗产气中的合成气,导致合成气产率降低。高温再生后载氧体依然能保持活性,表明橄榄石载体抑制了Cu/CuO的烧结。载氧体经950℃再生八次后用于煤焦气化,实现碳转化率42.3%,水转化率57.3%,合成气产率2.12L/(g·h)。