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.     

轻工业纤维素生物质过程残渣能源化技术

以农产品为原料的轻工业大都是典型的流程工业,在通过转化过程将原料转化为食品、饮料、添加剂、调味料、纸和中成药等产品的同时产生被称为过程残渣的固体废物与废料,如白酒糟、酒精糟、醋糟、甘蔗渣、中药渣、油粕、酱渣、菌渣和造纸黑液可熔渣等.这些残渣产生于特定的生产过程,富含纤维素、蛋白质或木质素,因此代表一种已经被集中的生物质资源.它们同时含水50%-80%、易腐烂变质、甚至呈弱酸碱性,因此是重要的环境污染源.本文着眼于轻工生物质过程残渣的高值化利用,分析指出富含纤维素的白酒糟、醋糟、甘蔗渣、中药渣、茶渣和造纸边角料等适合作为生物质能源而被转化利用,并根据资源特征提出了可能的技术路线.通过分别对热化学路线涉及的脱水干燥、燃烧发电与气化发电技术和集成乙醇发酵、沼气发酵的复合转化技术进行技术综述,最后针对不同规模的富含纤维素轻工生物质过程残渣能源化提供了技术选择建议.     

多孔物质气固反应动力学研究

利用自主研制的微型流化床反应分析仪（MFBRA）在等温条件下测试了高比表面活性炭氧化反应,并根据基于固体转化的热分析动力学方法及考虑气体在微孔内扩散与反应的应用化工动力学方法求算了动力学参数．在内外扩散抑制最小化的实验条件下,粒径小于5μm的活性炭在700-1000℃的燃烧反应动力学研究表明,根据微型流化床中实验数据,采用等温热分析动力学方法求算得内扩散控制区活化能约为95kJ／mol;弓l入化工动力学方法中的随机孔模型对低温区等温燃烧数据拟合,可得孔结构参数在0．17m^-3左右,反应活化能为178kJ／mol,约为内扩散反应活化能的两倍,最为接近本征的碳燃烧反应活化能．     

不同煤燃烧方式降低NOx排放比较及解耦燃烧应用

采用两段反应器研究了三种煤在不同燃烧方式下抑制NO_x生成的效果。结果表明,煤的热解气和部分气化生成气再燃均能较好的抑制NO_x生成,抑制效果优于空气分级燃烧,解耦燃烧方式抑制NO_x生成的效果最显著,相对于传统燃烧其NO_x排放降低了32%以上。煤种对各种燃烧方式降低NO_x的程度有明显影响,煤中单位氮含量的燃料比(固定碳/挥发分)越小,煤的热解气和部分气化生成气再燃以及解耦燃烧方式下NO_x的排放量越低。在煤部分气化生成气再燃烧方式中,部分氧化气化段通氧量不同,降低NO_x排放的效果也不同,在氧气体积分数为8%~10%时的NO_x生成量最低。基于解耦燃烧技术原理,研制了1.4 MW解耦燃烧工业锅炉,在燃烧同一煤种时,解耦燃烧锅炉和传统立式锅炉相比,烟气中NO_x排放量降低了32.9%。     

轻工业纤维素生物质过程残渣能源化技术

以农产品为原料的轻工业大都是典型的流程工业,在通过转化过程将原料转化为食品、饮料、添加剂、调味料、纸和中成药等产品的同时产生被称为过程残渣的固体废物与废料,如白酒糟、酒精糟、醋糟、甘蔗渣、中药渣、油粕、酱渣、菌渣和造纸黑液可熔渣等.这些残渣产生于特定的生产过程,富含纤维素、蛋白质或木质素,因此代表一种已经被集中的生物质资源.它们同时含水50%-80%、易腐烂变质、甚至呈弱酸碱性,因此是重要的环境污染源.本文着眼于轻工生物质过程残渣的高值化利用,分析指出富含纤维素的白酒糟、醋糟、甘蔗渣、中药渣、茶渣和造纸边角料等适合作为生物质能源而被转化利用,并根据资源特征提出了可能的技术路线.通过分别对热化学路线涉及的脱水干燥、燃烧发电与气化发电技术和集成乙醇发酵、沼气发酵的复合转化技术进行技术综述,最后针对不同规模的富含纤维素轻工生物质过程残渣能源化提供了技术选择建议.     

热态半焦和冷态半焦催化裂解煤焦油研究

对比研究了热态半焦(原位热解半焦)和冷态半焦(热解后温度降至常温的半焦)对煤焦油的催化裂解特性。结果表明,相同条件下,热态煤半焦比冷态煤半焦具有更高的催化裂解焦油能力。当裂解温度为1 100 ℃,热解气体在热态半焦层中的停留时间为1.2 s时,催化裂解后燃气中焦油含量可降至100 mg/m³。BET分析结果表明,热态半焦比冷态半焦具有更大的比表面积和更发达的微孔结构。同时,在不可避免经历相对明显的高温过程中,冷态半焦的碳微晶结构有序度增加,进而导致其活性有所降低。随着气体停留时间的延长或催化裂解温度的提高,燃气中焦油含量迅速降低,但热态半焦与冷态半焦催化裂解焦油的活性差异也变小。半焦催化裂解焦油后,活性明显降低,但使这种半焦与水蒸气发生部分气化反应后,其活性基本得到恢复。     

微型流化床与热重测定煤焦-CO2气化反应动力学的对比研究

对微型流化床反应分析仪(MFBRA)和热重分析仪(TGA)测定煤焦与CO₂的等温气化反应动力学进行了比较.在最小化气体扩散影响的条件下,半焦在MFBRA中的气化反应速率比TGA中大,且在转化率为0.15时有最大值.缩核模型能很好地描述半焦的气化行为.在760~1 000 ℃,半焦气化分两个阶段:在低温段,利用MFBRA和TGA求取的反应活化能基本相同,验证了MFBRA在求取反应动力学数据方面的有效性和可靠性;在高温段,MFBRA测定的反应活化能较大,说明其受扩散的抑制作用较小.相同温度下通过MFBRA求取的效率因子明显较大,这同其较快的反应速率相一致.上述差异充分说明了反应器类型对测试的(表观)反应动力学有显著影响.     

轻工业纤维素生物质过程残渣能源化技术

以农产品为原料的轻工业大都是典型的流程工业,在通过转化过程将原料转化为食品、饮料、添加剂、调味料、纸和中成药等产品的同时产生被称为过程残渣的固体废物与废料,如白酒糟、酒精糟、醋糟、甘蔗渣、中药渣、油粕、酱渣、菌渣和造纸黑液可熔渣等。这些残渣产生于特定的生产过程,富含纤维素、蛋白质或木质素,因此代表一种已经被集中的生物质资源。它们同时含水50%—80%、易腐烂变质、甚至呈弱酸碱性,因此是重要的环境污染源。本文着眼于轻工生物质过程残渣的高值化利用,分析指出富含纤维素的白酒糟、醋糟、甘蔗渣、中药渣、茶渣和造纸边角料等适合作为生物质能源而被转化利用,并根据资源特征提出了可能的技术路线。通过分别对热化学路线涉及的脱水干燥、燃烧发电与气化发电技术和集成乙醇发酵、沼气发酵的复合转化技术进行技术综述,最后针对不同规模的富含纤维素轻工生物质过程残渣能源化提供了技术选择建议。     

生物质在微型流化床中热解动力学与机理

利用微型流化床反应分析仪(MFBRA)研究了生物质在氩气氛中的热解反应,通过在线反应物供给和生成气组成变化监测,实现了设定温度下生物质热解反应速率的测试、动力学参数的求算和反应机理的分析。应用该仪器测定的生物质在800℃的热解时间为10s,明显小于传统文献报道值。测试的气体释放顺序与反应动力学参数初步证实了生成的不同气体间存在耦合反应,且各气体生成难易程度存在差异。测试的反应级数为1.62,以整体挥发分为基准的活化能与指前因子分别是11.77kJ/mol和1.45s-1,明显小于常规热重方法的测试值。     

宽工作温度烟气脱硝催化剂制备及反应机理研究

以溶胶-凝胶法制备介孔TiO2载体,采用分步浸渍法制备了V2O5-WO3/TiO2催化剂,借助BET、NH3-TPD、H2-TPR、SEM、活性评价、In-situ FT-IR等手段,考察了催化剂的结构、酸性、还原性、脱硝活性及反应机理等。介孔TiO2载体比表面积为158.6 m2/g,制成催化剂后比表面积略有降低,约为136.7 m2/g。针对模拟烟气在φNH3/φNO=0.8的条件下测试催化剂的脱硝活性温度窗口为250~400℃,脱硝转化率达到80%。NH3-TPD和H2-TPR表征结果表明,催化剂在活性温度范围内具有典型的表面酸性位,载体TiO2与V2O5之间存在的相互作用使得V2O5还原温度降低。利用In-situ FT-IR研究NH3和NO在V2O5-WO3/TiO2催化剂表面吸附和氧化的反应过程发现,NH3可同时吸附在L酸位和B酸位,NH3在活性位上氧化脱氢形成NH2物种是SCR脱硝反应的控制步骤。研究NO+O2+NH3反应时发现,吸附NH3的催化剂引入NO和O2后,共价吸附的NH3首先消失。选择性催化还原反应发生在吸附态NH3和气态或弱吸附态的NO之间,该反应遵从Eley-Rideal反应机理。