生物油轻质馏分加氢试验研究

本文基于分子蒸馏设备对流化床快速热解试验装置所产生物油进行预分离,得到的轻质馏分在固定床加氢微反应装置上进行Ru/γ-Al2O3催化的加氢精制研究,分析了反应温度(60～140℃)、氢气压力(常压～3MPa)和进料速率(1.5～4.5ml/h)对反应产物组分分布的影响规律.研究结果表明,通过加氢精制后,生物油轻质馏分中不饱合化合物在大于120℃的反应条件下得到完全转化;醇类化合物的种类有所增多.     

生物质热裂解生物油特性的分析研究

基于生物油广泛应用的目的,对生物油的理化特性进行了深入的研究。结合色质联机技术分析了由流化床热裂解水曲柳获得的生物油主要组分的分布。生物油由于高含氧量需要进一步改性才能高端应用。     

高压放电对飞灰表面特性的影响

高压放电对飞灰表面特性会产生影响从而改变飞灰颗粒的荷电特性。使用高压窄脉冲电源大幅提高静电除尘器的放电电压,通过对不同电压放电前后飞灰表面特性进行分析,得到其影响规律。随着放电电压的升高,飞灰表面受到越来越严重的破坏,从开始相对光滑完整的表面结构逐渐转变为具有蜂窝状的新结构。放电电压越高,蜂窝的孔密度越高,孔径越小。复...     

生物油酸酮类模化物与乙醇在HZSM-5上共裂化制备生物汽油

生物油酸类和酮类化合物具有较高的裂化活性,而使用分子蒸馏技术能将这些组分富集到蒸出馏分中,因此蒸出馏分相比原始生物油具有更好的裂化特性.为了模拟实际蒸出馏分的组成,本文将生物油模化物(羟基丙酮(HPO)、环戊酮和乙酸)进行配比混合,在固定床反应器上对其与乙醇的共裂化行为进行了研究,考察了不同反应温度和压力对混合反应物的转化率、粗汽油相的选择性和组成的影响.研究发现,当反应温度在340℃时,乙酸和乙醇的转化率分别仅为67.9%和74.4%,同时得到的油相产物中烃类含量仅为59.8%,并含有大量的含氧副产物.常压裂化同样生成了低品质的油相产物,同时油相选择性仅为10.8%.提高反应温度能促进反应物的转化,提高裂化过程中的脱氧效率,而提高反应压力对液体烃类的生成有明显的促进作用.在400℃和2MPa时,酸类和酮类都有良好的裂化表现,反应物接近完全转化,粗汽油相选择性达到31.5%,且全部由烃类组成,其中芳香烃含量高达91.5%.此外,反应后催化剂表征和稳定性测试结果表明,催化剂在较长时间反应后会失活,但通过催化剂再生能够很好地恢复催化剂活性.     

生物油酸性组分分离精制研究

生物油因水分含量高和呈酸性未能作为高品位能源直接规模化应用。利用分子蒸馏技术将生物油水分与酸性组分作为整体对象进行分离,既得到生物油酸性组分富集馏分,又获得了水分含量低、酸性较弱与热值较高的精制生物油Ⅰ（蒸馏重质馏分）与精制生物油Ⅱ（常温冷凝馏分）。同时,具体考察了精制前后生物油的pH值、热值和水分等参数的变化规律。研究表明,生物油的水分与酸性组分得到有效分离,精制生物油Ⅰ和Ⅱ的低级羧酸含量从原始生物油的18.85%分别降低至0.96%和2.2%     

纤维素快速热裂解机理试验研究 Ⅱ. 机理分析

针对在热辐射反应器上得到的纤维素热裂解实验结果，对左旋葡聚糖、1-羟基-2-丙酮以及乙醇醛等一次产物的生成机理进行了分析研究。在气相产物快速析出并急冷的条件下，乙醇醛和1-羟基-2-丙酮二种产物的生成与LG的生成呈现出竞争反应。基于这一结果，我们建立了竞争反应动力学模型，并分别对乙醇醛和1-羟基-2-丙酮进行了模拟，得出二种产物的生成具有相似的动力学行为，表明这两种竞争化合物具有相同的初始反应。分析认为，纤维素的热裂解通过活性纤维素这一反应前体以异裂和均裂两种热解途径进行分解，其中转糖基作用下糖苷键的异裂断开形成了包括LG以及其同分异构体的脱水糖；缩醛结构的开环以及环内C—C键的断裂形成乙醇醛、1-羟基-2-丙酮以及CO等其它小分子化合物。在Brodio-shafizadeh模型的基础上提出了反应机理模型，并按照该模型对高辐射源温度下纤维素热裂解LG的生成进行了模拟，计算结果与实验数据吻合较好。     

龙岩煤不同宏观煤岩组分的颗粒及其燃烧性质实验研究

用浮选法分选出3个密度档、代表不同宏观岩相的龙岩煤颗粒，进行工业分析、元素分析和煤岩分析；并进一步通过扫描电镜结合压汞实验分析颗粒的结构，通过热天平实验研究不同宏观煤岩组分的燃烧性质。结果表明，(1)龙岩煤颗粒的煤岩主要由镜质组组成。其中，亮煤富含镜质组，密度相对较低，挥发分极少、固定碳高达80％以上；暗煤富含矿物质成分，密度极高但含碳量却很少，热值很低，接近于原煤中的矸石。灰煤中惰性组的量是三种岩相中最多的，其工业分析性质与原煤接近；(2)龙岩煤颗粒结构致密，密度在1.6g/cm3以上。颗粒中绝大多数孔隙的孔径在1μm以下。其中亮煤颗粒表面光洁致密，内部孔隙以亚微孔(0.01μm<d<0.10μm)居多，大孔径较少，比表面积较大；暗煤颗粒的表面孔隙较发达，内部结构相对较蓬松，颗粒中细孔、微孔、亚微孔都存在；而灰煤颗粒中的孔隙最不发达，以超微孔(d<0.01μm)为主；(3)不同宏观煤岩组分龙岩煤的着火温度相近，约580℃；但燃尽温度相差较大：亮煤最高，大于800℃；暗煤最低，两者相差约100℃；(4) 龙岩煤不同宏观煤岩颗粒的反应性按亮煤、煤(混煤)、灰煤、暗煤依次递减，亮煤的反应性最好，暗煤的反应性最差。     

焦油催化裂化催化剂积炭失活的实验研究

对白云石、石灰石作用下生物质热解焦油催化裂化过程中的积炭失活问题进行了研究，考察了较长反应时间内催化剂积炭量和焦油转化率的变化情况。最长运行时间32 h，所得积炭质量分数为3%～15%，焦油转化率下降到70％左右。对不同来源焦油的生焦性、催化裂化反应条件等对积炭形成的影响作了考察，并从动力学角度对催化活性与积炭量之间的关系进行了分析，得到了单层积炭和多层积炭阶段线性和指数形式的关联式。     

钾盐催化纤维素快速热裂解机理研究

在红外辐射机理试验装置上进行了钾盐催化纤维素快速热裂解机理研究。试验发现，钾盐在抑制生物油生成的同时，促进了炭和气体的生成。结合反应前后金属盐电镜图以及生物油和焦炭中金属离子质量分数的检测，证实钾盐的催化作用主要发生在固相中，以离子形式选择性催化了不同类别的反应，加速了分子断键过程中的裂变和歧化反应。在抑制左旋葡聚糖生成的同时，促进了糖类以外产物的形成，提高了生物油中乙醇醛、乙醛以及小分子的醇类、酮醛类化合物的数量。     

杉木热解及燃烧特性热天平模拟试验研究

对南方森林主要树种－杉木的变工况热解行为进行了热重分析（TG）和差热分析(DTG)研究。将试样分别加热到200 ℃、300 ℃、400 ℃和500 ℃做空气变氮气、氮气变空气热天平试验，模拟实际火场由于火势发展产生的局部缺氧状态及由缺氧状态转变为富氧的状态；在空气气氛下将试样分别加热到250 ℃、300 ℃、350 ℃、400 ℃和450 ℃，然后冷却到50 ℃再继续加热直到700 ℃，模拟火场中可燃物不完全燃烧后的回燃情况。通过试验结果分析，深入研究了环境气氛变化对试样热解的影响。给出了杉木热解的两阶段一级反应模型，通过模型计算得出在233.3 ℃～369.9 ℃、369.9 ℃～490.8 ℃热解二阶段的活化能分别为77.85 kJ·mol－1、138.18 kJ·mo－1，频率因子分别为1.95×106、 4.84×109。