催化热解生物质制取富氢气体的研究

在实验室自制的固定床反应器上, 考察了秸秆和锯屑的热解行为, 研究了热解产物分布特别是富氢气体的体积分数和产率, 着重研究了（5种金属氧化物和2种碳酸盐催化剂）的催化效果。结果表明,温度从500 ℃提高到850 ℃, 秸秆和锯屑的热解气产率分别从29.0%提高到40.6%, 35.0％提高到46.5%, 而对应的富氢气体的体积分数分别从41.2％提高到48.2%, 40.6％提高到47.0%；在5种金属氧化物中，Cr2O3显示了最好的催化效果，在750 ℃时对应的热解气产率与不使用催化剂相比提高了10％，富氢气体的体积分数提高了13％；催化剂（CaCO3和Na2CO3）占生物质的质量分数对热解气和富氢气体产率有明显的影响，当质量分数从0增加到30％时， 热解气和富氢气体产率增加较明显，而后其值的增加可以忽略， 因此推荐使用的催化剂质量分数为30％。     

钾对松木热解特性影响实验研究

采用管式炉热解实验装置对浸渍K2CO3松木进行直接热解,并将松木热解气通过含钾石英砂层、含钾焦层以模拟钾对热解气体反应的影响。结果表明,松木中浸渍K后会促进热解固体焦生成,提高H2/CO比,低温下K会降低液相产率、提高气相产率,而热解温度较高时则使气体产率下降、液体产率提高。松木热解气经过含K石英砂后发生催化裂解,液体产率降低,CO、CO2和H2产量上升。松木焦也可以催化裂解焦油,使气体产物增加,H2和CO2产量提高,CO、CH4和C2产量降低。K与松木焦共同作用,不仅使焦油发生裂解而且促进更多焦参与气固反应。钾对松木热解作用是通过对松木的直接热解、对气体中间产物再反应的均相催化及对固体焦气化的非均相催化等复杂过程实现的。     

熔融盐对印刷线路板热解影响实验研究

在固定床反应器中进行热解实验，考察不同热解终温、不同熔融盐添加量下印刷线路板热解过程中碳的气相转化率，并对热解液体和固体产物进行特性分析。结果表明,熔融盐的存在可以明显提高热解过程碳的气相转化率，减少液体产物产率。在未添加熔融盐的条件下，热解终温900℃时，碳的气相转化率为35.94%，液体产物产率为28.29%。添加 (71%Na2CO3-29%K2CO3) 熔融盐后，热解终温700℃时，碳的气相转化率为40.76%,液体产物产率为22.34%。添加 (8.3%Na2CO3-91.7%NaOH) 熔融盐后，碳的气相转化率达到59.36%，液体产物产率减少为6.88%。元素分析结果表明，熔融盐的存在可以减少固体残渣中的含碳量，而液体产物的H/C原子比为1.12～1.20。     

神府煤煤岩显微组分的浮选分离及富集物的低温热解产物特性研究

研究了神府煤煤岩显微组分的浮选法分离及富集物的低温热解产物特性,考察了矿浆pH值对浮选分离效果的影响,探讨了显微组分富集率对低温热解产物收率的影响,对比分析了显微组分富集物低温热解产物特性,为煤岩显微组分的分级利用提供理论指导。结果表明,调节矿浆pH值可控制煤岩显微组分的分离效果;煤样中镜质组含量越高,低温热解的焦油收率越高,而惰质组含量越高,焦油收率越低,半焦收率越高;镜质组富集物低温热解后半焦表面出现明显的大孔和裂隙,惰质组富集物低温热解后半焦的结构更加疏散、易碎,小颗粒增多;神府煤及各显微组分富集物低温热解焦油中酚类物质的相对含量较高,镜质组富集物热解焦油中的酚类、萘类和链烃类物质含量高于惰质组,而惰质组富集物焦油中多环芳烃类及苯类相对含量较高;神府煤及各显微组分富集物低温热解气的主要成分为CH4、H2、CO、CO2及少量C2~5碳氢物,镜质组富集物热解气中CH4、H2及C2~5的相对累积产率高于惰质组,而CO和CO2产率低于惰质组,原煤热解气中CH4和H2的相对累积产率高于镜质组和惰质组。     

CaO对褐煤在超临界水中制取富氢气体的影响

以褐煤在超临界水中制取富氢气体为目的，利用小型高压间歇反应装置，在Ca/C 摩尔比为0～0.60、温度450℃～680℃、压力23MPa～38MPa和停留1min～30min下，考察了小龙潭褐煤的反应特性。研究表明，CaO不仅可以固定气相中的CO2，提高H2的体积分数，而且可以提高碳转化率和气体产率。600℃、28MPa，Ca/C摩尔比为0.42时，气相产物中的CO2趋于完全固定，H2产率比无添加剂时提高2.5倍，H2体积分数为48％，其余为CH4和烃类气体。升高反应温度使CaO的催化作用更为显著, 碳转化率和气体产率（H2、CH4、烃类气体）随着反应温度的升高而逐渐增加，液相收率减少。增大反应压力可以促使煤转化率和气体产率升高，停留时间对反应的影响相对较小。以900℃热解焦为反应原料进行了气化实验，结果表明，在600℃和650℃反应5min后，碳转化率分别为8.6％和12.5％，CaO对气化反应和甲烷化反应起不同程度的催化作用。     

污泥微波高温热解条件下富氢气体生成特性研究

分别采用单模微波炉和电加热管式炉对污泥热解过程进行了实验研究,分析了污泥粒径、含水率、热解温度和微波吸收剂形态等参数对热解产物分布特性和气体组分浓度的影响规律和机理。结果表明,在粒径0~5.00 mm,污泥粒径大小对污泥微波热解产物分布无明显影响,但粒径减小可以提高H₂和CO浓度,当粒径从2.50~5.00 mm减小至小于0.45 mm,H₂和CO体积分数分别从31%和17%上升至34%和22%;污泥含水率和微波热解温度对热解产物分布和热解气组分浓度分布都有显著影响,提高污泥含水率或微波热解温度都可以显著提高H₂和CO浓度,当污泥含水率从0上升至83%,H₂和CO体积分数分别从32%和20%上升至42%和31%;相比粉末态吸波剂,固定形态的微波吸收器可以提高挥发分向热解气的转化,提高热解气产量,同时还能略微提高H₂和CO产率,但效果并不明显。     

玉米芯热解及过程分析

研究了农业废弃物玉米芯热解过程中气、液、固三相产率与裂解温度的关系；气相组成、液相组成与温度的关系，以及热解过程的机理。实验表明，在350℃～400℃，气相成分主要是CO2、CO所占比率为95%;随着温度的升高，H2、C2H4、CH4等气体的比率逐渐增高，CO、CO2的体积分数在逐渐降低。在450℃～500℃，CO、H2所占的比率达50%。GCMS，IR分析表明，裂解过程产生的液体主要是由含氧的化合物酚、呋喃及其衍生物组成；低温有利于酚类质量分数的增加，高温有利于4-乙基-2-甲氧基-苯酚、2-甲基-苯酚的增加；采用TGA分析，建立了热解过程的动力学方程，得到了热解过程的反应机理，即热解过程有两个分解阶段，在不同温度段具有不同的反应规律。在211℃～290℃具有三级反应的特征，其活化能为121.4kJ·mol－1；在290℃～418℃表现为0.5级反应的特征，其活化能为105.7kJ·mol－1。     

油页岩固定床热解反应器中内构件强化作用

在内构件(传热板和中心集气管)外热式固定床反应器中研究了油页岩热解产物生成特性,并与无内构件的相同常规固定床反应器内的油页岩热解行为对比,考察了两反应器中油页岩升温特性、热解产物分布、页岩油品质以及气体产物组成的变化规律.结果表明,内置传热板和中心集气管显著强化了反应器内的传热,相对于无内构件常规固定床反应器,料层升温速率提高了约2倍.对于依兰油页岩,其热解页岩油产率明显提高,最高达11.1 wt%(干燥基),明显高于无构件常规固定床反应器获得的页岩油产率.随着外加热炉温度的升高,内构件固定床反应器的页岩油产率逐渐增加,而无内构件常规固定床反应器的页岩油产率则明显降低.当外加热炉温度为1000℃时,前者页岩油产率是后者的2.3倍,并且内构件固定床反应器的热解水产率较低.两反应器中热解气产物组成相近,其H2与CH4之和占气体总量的70 vol%左右,热值为4406~5400 kcal/Nm3.     

基于TG-FTIR的生物质催化热解试验研究

运用热重－傅里叶红外光谱联用技术(TG-FTIR)，以麦秸为研究对象，探讨催化与非催化条件下生物质的热解挥发分析出特性，分析研究热解温度、催化剂种类对生物质热解主要析出产物的影响。通过热重TG和DTG曲线，获得了相关热解特性参数及动力学参数。结果表明，添加NiO和CaO存在两个失重峰，并促进麦秸热解反应进行，降低表观活化能，其中NiO对提高热解析出产率作用更显著。通过红外光谱对热解产物实时测量的分析表明，CO与CO2的析出与失重峰基本一致，而CH4的析出滞后于前两者。添加NiO和CaO有利于减少热解产物中的CO2的浓度，促进挥发分产物CO、CH4的生成。其中CaO更有利于生物质在温度800℃以下的热解性能改善，而NiO在800℃以上具有更好的催化作用。     

折流内构件移动床中煤在不同停留时间下的热解行为特性

针对常规移动床煤热解工艺所面临的无法处理粉煤,轻质焦油产率低、焦油品质差等问题,开发了折流内构件移动床热解工艺来调控气固两相的热质传递和热解反应过程。利用多段集气系统可及时地收集煤在不同热解阶段释放出的油气产物,研究了淖毛湖煤在不同温度和停留时间下的热解行为特性和产物品质。结果表明,折流内构件强化了颗粒间的热量和挥发分物质的传递,使其可处理0.4-6.0 mm的粉煤;在热解温度550℃,停留时间为3.0 h时,热解焦油产率达到最高为11.38%(占格金焦油产率的86.87%,质量分数),焦油馏分中低于360℃的轻质组分质量分数为85.0%;随着停留时间的延长,热解气中的H2体积分数从22.1%增加到了35.1%,CO体积分数从8.0%增加到了9.5%;在第一和第二层反应器中的焦油产率随停留时间的延长而增加,在第三和第四层反应器内当停留时间为2.0 h时焦油产率最大;随着床层数的增加,焦油模拟蒸馏馏分中的轻质组分含量增加,焦油脂肪烃化合物含量减小,而单环芳烃和二环芳烃的含量逐渐增加。     

废轮胎快速热解实验研究

介绍了废轮快速热解的试验装置和结果。重点考察了反应器温度在５００～１０００℃时,热分解气体产率和组分的变化规律,热分解产物分布以及延长气相停留时间对热分解气体产率和组分的影响。结果表明,热分解速率随温度呈线性变化,热分解温度升高,产气率增加,液体和固体产物减少。１０００℃时气体产率为５００℃的４倍。废轮胎热解气热值较高（２０～３７ＭＪ／Ｎｍ＾３）,在７００～８００℃间达到最大值。７００℃以上延长气     

废轮胎热解石脑油馏分的组成分析

研究了废轮胎在回转窑中试反应器中进行中温段(450 ℃～650 ℃)热解所得产物油中石脑油馏分(i.b.p.～200 ℃)的品质。对原始热解油进行实沸点蒸馏,石脑油馏分的收率随热解温度的升高而明显增加,在600 ℃取得最大值40.48%,之后又有所下降。采用GC和GC-MS对石脑油馏分的组成进行了分析。结果表明,热解石脑油具有很强的芳香性,而且芳烃含量随热解温度的升高而持续增加,热解温度在550 ℃以上的石脑油中的芳香烃含量超过80%。轻质单环芳烃苯、甲苯、乙苯和二甲苯等为其中的主要芳烃。热解石脑油中的脂肪烃多为不饱和烃。     

油棕废弃物热解的TG-FTIR分析

利用热重分析(TGA)和傅里叶红外光谱(FTIR)联用技术对油棕废弃物的热解特性及其气体产物的释放特性进行了研究，采用一级反应计算了油棕废弃物的热解动力学参数。研究表明，油棕废弃物较易于热解，失重集中在220℃～400℃，其热解活化能较小，约为60kJ/mol；气体产物的析出与生物质的热解失重有着相似的特性，气体产物主要在200℃～400℃析出，主要成分为H2O、CO2、CO、CH4和有机碳水化合物的混合物, 其中CO2和有机混合物的析出温度较低，而CO和CH4的析出温度相对较高。随着温度的进一步升高(>400℃)，除少量的CO2和CO外，无其他气体产物析出。气体产物的析出量与生物质样品的化学组成和结构有关，CO2和有机混合物的析出与生物质的热解失重曲线(DTG)有着相似的特性，是引起油棕废弃物热解失重的主要原因。     

焦炭与重质油共气化联产烯烃技术研究

针对中国乙烯、丙烯等低碳烯烃生产原料供需日益尖锐的矛盾和重质油利用技术的不足，提出焦炭与重质油共气化联产烯烃技术。阐述了焦炭与重质油共气化联产烯烃的技术原理及过程设计，并以固定床为反应器，焦炭和常压渣油为原料进行实验模拟。结果表明，当裂解温度为750℃~800℃，停留时间τ＜0.5s时，渣油在焦炭介质中裂解，其低碳烯烃含量最高；渣油在模拟气化裂解区、750℃下裂解时，得到出口气体中低碳烯烃（C2H4＋C3H6）、烷烃（CH4＋C2H6）及合成气（H2＋CO）的体积分数分别为20%、28%及46%。应用扫描电镜观察了焦炭介质表面上结焦生成物的形貌，发现通氧气后结焦生成物残留量较少。实验模拟结果证明，焦炭与重质油共气化技术可以制备低碳烯烃并联产合成气，且能有效地解决重质油裂解造成的结焦问题。     

生物质气化再燃特性实验研究

生物质能是指利用自然界的植物、粪便以及城乡有机废物转化成的能源。生物质能是唯一的碳基可再生能源，燃用生物质燃料可以实现CO2净排放为零。生物质能的再利用十分有效，可以发电，可以合成新的化学物，还可以减少NOx、SOx及颗粒物排放。因此，生物质能是解决化石能源短缺和污染问题的主要可再生能源。     

热预处理影响褐煤热解行为研究

采用固定床反应器研究了不同气氛热预处理对内蒙胜利褐煤结构的改变,及其对后续热解行为的影响。结果表明,与原煤相比,热预处理后煤中羟基含量和芳香氢与脂肪氢的比减少,脂肪氢的相对含量增加。与未经处理的煤热解相比,N2、N2+O2、CO2气氛下热预处理后热解水收率下降,热解气收率增加,热解气中CO2含量增高,导致高位热值下降。过热水蒸气热预处理后,焦油质量收率提高3～4个百分点。热解焦油组成的变化与预处理气氛、温度密切相关,过热水蒸气200℃下预处理使得焦油中轻质组分的含量(沸点低于360℃的馏分)比原煤焦油提高了约27个百分点;水蒸气和模拟烟气混合气氛下在200℃及250℃预处理后,其热解焦油中轻油和酚油含量分别提高约60和42个百分点。     

废轮胎中试回转窑热解炭理化特性及应用前景

采用中试回转窑热解装置对废轮胎进行了热解研究。在450 ℃～650 ℃温度范围内，热解炭的产率约为39%～44%，并具有高灰分（12%以上）和高硫含量特性。热解炭孔容积随热解温度升高而增大，并在550 ℃时达到最大值。在孔径约为50 nm处，热解炭的比孔容积具有最大值。热解炭在CO2和水蒸气气氛下，经活化可得到中等比表面积的活性炭（253 m2/g～306 m2/g），并具有较发达的中、大孔结构。热解炭及其活性炭对亚甲基兰和Pb2+具有良好的吸附性。热解炭作为炭黑使用时，其炭黑特性（结构性等）和硫化胶特性低于高补强N330炭黑。热解炭黑可用作中、低补强性炭黑。     

煤在合成气、氢气和氮气气氛下的热解研究

采用固定床反应器，在合成气气氛下对中国寻甸褐煤、蒙古Shiveeovoo褐煤和Khoot油页岩进行了热解研究。升温速率10 ℃/min，褐煤热解温度400 ℃～800 ℃，油页岩热解温度300 ℃~600 ℃，研究结果与氢气和氮气气氛下的热解进行了比较。结果表明,与加压热解不同，褐煤在不同气氛下常压热解半焦和焦油收率差别不大，但对油页岩，合成气和氢气气氛下热解焦油收率高于氮气，气体收率低于氮气。黄铁矿硫在不同气氛下热解均极易脱除，并部分转化为有机硫。油页岩的总硫脱除率远低于褐煤，与油页岩的高灰分含量有关。与氮气甚至氢气相比，合成气下寻甸褐煤的高总硫脱除率和低有机硫含量与合成气中的CO有关。但CO在油页岩热解脱硫中不起作用，也与油页岩高灰分含量有关。研究结果也表明合成气可代替氢气进行加氢热解。