城市生活垃圾低温热解产气特性的实验研究

用直径200 mm的外热式固定床反应器,以城市生活垃圾中9种典型成分的混合物为实验物料,在300 ℃～700 ℃对其进行了低温热解的实验研究。结果表明,在其他条件相同的情况下,随着热解温度的提高,热解反应所需时间缩短;热解气的总产率、最大瞬时产率均增加;热解气的各成分随温度的升高呈现出不同的变化趋势;热解气的热值在600 ℃达到最大值,为15.13 MJ/m3,可满足民用燃气的要求。     

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％。     

生物质铁盐催化加氢热解产生生物油与气态烃的研究

利用加压固定床反应器进行了松木催化加氢热解实验(终温600-700℃、氢压5.0 MPa),考察了硝酸铁和硫酸亚铁两种铁盐对热解产物产率及分布的影响。研究发现,Fe(NO₃)₃能够显著促进生物炭加氢生成甲烷,碳转化率高达97.4%,CH₄产率达21.2%,无水生物油产率为32.8%(产率基准均为干燥无灰生物质),生物油中含氧量降低,轻质芳烃产率增加,其中,苯、甲苯和二甲苯(BTX)产率为2.6%。而FeSO₄迥异于Fe(NO₃)₃,具有抑制气态烃和生物油生成的作用。机理研究表明,Fe(NO₃)₃在加氢过程中主要形成α-Fe,并促使生物炭形成无定型和多孔结构,从而有利于其加氢生成甲烷,而FeSO₄则部分转化为Fe₂S₃,由此可致使铁催化剂失活。     

垃圾衍生燃料等温快速热解和燃烧反应特性

利用热天平和管式炉对RDF(Refuse Derived Fuel)等温快速热解和燃烧反应特性进行了研究。实验发现，在等温快速升温的条件下，RDF热解和燃烧的反应速率都非常快，从受热开始到反应结束需60 s～80 s;从开始失重到完成反应为20 s。RDF热解和燃烧热重反应曲线非常类似，都只有一个反应失重区;RDF组成对其燃烧和热解反应性有重要影响，含有橡胶的RDF的热解和燃烧反应速率较小。在650 ℃～800 ℃RDF快速热解产物中气、液产物的产率可达80%～90%，而固体产物的产率只有10%～20%，热解气体的热值为20kJ/m3，RDF较适合进行热解处理。     

城市生活垃圾典型有机组分混合热解特性的研究

利用自行设计的较大物量(约10 g)的热重分析装置对城市生活垃圾典型有机组分（纸屑、木屑、织物、塑料、橡胶、厨余）的混合热解特性进行了实验研究，并用最小二乘法计算得到由若干平行反应组成的热解反应动力学模型，实验结果与模型计算结果吻合较好。在此基础上对城市生活垃圾典型有机组分混合热解中的交互影响和非线性规律进行了分析。结果表明，城市生活垃圾典型有机组分混合热解动力学模型由2个～4个平行反应组成；混合热解中有反应发生合并的现象；热效应和组分比例对混合物综合热解特性有显著影响。     

废油脂催化转化制取生物柴油的研究

随着世界经济的发展,石化燃料已经不能满足世界经济发展的需要.以天然油脂为原料生产的生物柴油,作为一种可再生的清洁能源,目前已经受到世界各国的普遍关注.但是目前生产生物柴油使用最广泛的原料是纯菜籽油,生产成本较高,不具有与石化柴油竞争的能力.因此,本实验提出了利用餐     

微拟球藻热解及其催化热解制备生物油研究

在氮气气氛下对微拟球藻直接热解及其在H-ZSM-5上的催化热解实验进行了研究。在573K～773K考察了热解温度对热解油产物分布的影响。与木质纤维素生物质的热解相比,微拟球藻的热解不仅温度更低,而且油的收率更高。催化剂H-ZSM-5在热解中起到了脱极性官能团和芳构化的作用,使得热解油中的芳香族化合物含量增多,极性化合物含量减少。与木质纤维素生物质相比,微拟球藻热解获得的油热值更高,适合进一步加工为燃油。     

垃圾衍生燃料热解半焦气化过程中HCl与H2S析出规律

通过水平管式气化炉和化学吸收法,对比研究了矿化垃圾热解半焦（ARC）和常规垃圾热解半焦（NRC）在水蒸气和CO₂气化过程中腐蚀性气体（HCl和H₂S）的析出特性,考察了气化温度、气化介质类型和流量对腐蚀性气体析出特性的影响。当气化温度升至950℃,ARC在水蒸气气化过程中的碳气化率、HCl和H₂S产率分别为66.1%、100%和74.9%,而其在CO₂气化过程中的碳气化率、HCl和H₂S产率分别为77.8%、100%和2.9%;NRC在水蒸气气化过程中的碳气化率、HCl和H₂S产率分别为98.8%、100%和53.7%,而其在CO₂气化过程中的碳气化率、HCl和H₂S产率分别为100%、96.2%和10.3%。以NRC为原料,考察了水蒸气和CO₂流量对其HCl和CO₂析出特性的影响。NRC的HCl和H₂S产率均随水蒸气流量增加而增加,但当水碳比大于等于3.3时,其促进作用不再明显。NRC的HCl产率随CO₂流量的增加而增加,而H₂S产率随CO₂流量的增加而减小。     

熔融盐对重质生物油再热解影响的研究

研究了KCl-ZnCl₂熔融盐在400、500、600℃下对重质生物油再热解特性及产物分布的影响。结果表明,熔融盐提高了重质生物油热解的固体产率,同时使气体产率下降;对苯酚、甲基苯酚、乙基苯酚、对丙基苯酚等部分化合物具有较好的富集效果,尤其在400℃下甲基苯酚的相对含量从8.82%提升到了20.85%,而苯酚在600℃下相对含量从2.18%提升到了8.62%;在炭形成过程中,熔融盐使C元素含量降低,O元素含量提高,增大了孔隙的BET比表面积和总孔容积,促进了固体产物孔隙结构的形成,增大了孔隙的平均孔径。     

模化城市生活垃圾衍生燃料制备及热解特性的研究

为保证城市固体废弃物（MSW）或垃圾衍生燃料（RDF）研究过程中所用样品的典型性和可重复性,首先根据我国城市生活垃圾的典型组成人工配制了垃圾衍生燃料（aRDF）,分析了aRDF的组成,采用热重 傅立叶变换红外光谱(TG-FTIR)联用技术研究了aRDF的热解特性,并采用差减微商法计算了热解动力学参数。结果表明,aRDF体现了我国MSW构成的主要特点,且与实际焚烧等过程的垃圾原料更为接近;aRDF在低温热解过程中,氯的释放与芳族化合物的产生处于不同的温度区间,并且缓慢的升温速度加大了HCl和芳族化合物释放的温度区间差异。这为避免高温下HCl对设备的腐蚀、减少甚至消除PCDD/Fs的形成提供了可能。aRDF的热解反应为一级反应,其活化能在64.6 kJ/mol～136kJ/mol的范围内变化。     

生物质热解油气化试验研究

生物质是一种环境友好可再生资源，可以通过多种途径转化为液体燃料。生物质热解液化即是在缺氧状态下对生物质进行快速加热，然后再对热解产物进行快速冷凝，最后获得一种称为生物油的液体燃料的技术。该技术以及生物油的特点主要有：热解液化温度为500℃，远低于生物质热解气化所     

基于Fe负载的HZSM-5催化热解制备生物油实验研究

通过离子交换法制备含2%Fe(质量分数)的HZSM-5催化剂,采用X射线衍射仪(XRD)、激光粒度分析仪以及比表面积及孔径分析仪对催化剂进行表征,并在550℃下进行木屑的催化热解实验。对无催化剂和不同比例催化剂条件下得到的生物油进行GC-MS分析,结果表明,在Fe负载的HZSM-5作用下,生物油产率明显升高(最大增幅7%),轻质组分产率明显升高,重质组分产率略微升高。同时,轻质组分中的酮类、呋喃等含氧化合物含量降低,酚类、酸含量升高;重质组分中的酮类、呋喃类等含氧化合物含量明显降低,酚类、萘类含量明显增多。Fe负载的HZSM-5催化剂对木屑的热解反应有较好的催化效果,加强了对热解初始蒸汽的择形修饰,从而抑制了生物质三组分木质素初始热解产物中的醌类等容易一次或二次结焦物质的生成,孔道结构对蒸汽的二次反应被抑制,产物向较小分子的轻质产物上富集。     

温度对稻草流化床快速热解液相产物影响的研究

研究了温度对稻草流化床快速热解中热解油产率的影响,利用GC/MS、FT-IR考察了不同热解温度(300℃~600℃)及冷凝温度(22℃、-4.4℃)下,稻草经过热解所获得的热解油组成。结果表明,稻草在400℃热解温度下可获得最高热解油产率43.1%;冷凝温度对热解油的品质有较大影响,降低冷凝温度能够增加热解油中有机物的含量,热解油中的水分含量随之降低,同时热解油的热值也随之得到提高。     

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。     

Sustainability of biodiesel production in Malaysia by production of bio-oil from crude glycerol using microwave pyrolysis: a review

Biodiesel being one of the most promising renewable biofuels has seen rapid increase in production capacity due to high demand for diesel replacement; along with oversupply of its by-product, crude glycerol. Developing new industrial usage for glycerol is essential to defray the cost and sustainability of biodiesel industry and to promote the biodiesel industrialization. One of the approaches is by the transformation of glycerol into a liquid, referred as bio-oil through pyrolysis technology. Bio-oils produced by pyrolysis processes can be upgraded to produce transportation fuels or for power generation. However, current state of pyrolysis technologies are still major hurdles their development with respect to its commercial applications. Recently, microwave technology has attracted considerable attention as effective method for significantly reducing reaction time, improving the yields and selectivity of target products. Hence, this review strives extensively towards addressing the application of microwave-assisted technology applied to the pyrolysis process as a way of cost-effective and operationally feasible processes to directly utilize crude glycerol. The present review will focus on the pyrolyzed liquid product (bio-oil) derived by employing the microwave-assisted pyrolysis method. This review concludes that microwave-assisted glycerol conversion technology is a promising option as an alternative method to conventional glycerol conversion technology.     

生物油重质组分模型物热解行为及其动力学研究

采用TG-FT-IR在非等温条件下对生物油重质组分酚、醛和糖类模型代表物(丁香酚、香草醛、左旋葡聚糖)进行热解特性及其热解动力学分析。TG-DTG曲线和FT-IR测试数据显示,重质组分模型物热解的先后次序是酚类、醛类、糖类物质。香草醛、丁香酚均为一个主热解阶段,主要产物为水、烷烯烃、CO₂、CO和小分子酚、芳香醛。左旋葡聚糖热解分两阶段进行,热解发生在较高温区(180~370℃),主要热解产物有CO₂、烷烯烃、醛、酮和环醚,少量的CO和水。混合物热解分为三个阶段,产物与单一模型物热解产物相似,但有少量缩醛低聚物。对比单一组分,混合物中羰基和羟基组分在较高温区(≥300℃)存在相互作用,生成难分解的缩聚物。其中,糖类是影响重质组分热解速率的主要物质。根据热重数据对热解各阶段进行动力学拟合,确定了模型物热解反应动力学三因素。平均表观活化能和反应级数分别为:E_{左旋葡聚糖}第一、第二阶段分别为115.80 kJ/mol(0.5级)、141.19 kJ/mol(2/3级); E_混合物第一阶段为54.46 kJ/mol(1级)、第二阶段为50.67 kJ/mol(2/5级); E_丁香酚为42.29 kJ/mol(0.7级); E_香草醛为36.53 kJ/mol(0.95级)。     

Fractional pyrolysis of Cyanobacteria from water blooms over HZSM-5 for high quality bio-oil production

Fractional pyrolysis and one-step pyrolysis of natural algae Cyanobacteria from Taihu Lake were comparatively studied from 200 to 500 ℃. One-step pyrolysis produced bio-oil with complex composition and low high heating value （HHV〈30.9 MJ/kg）. Fractional pyrolysis separated the degradation of different components in Cyanobacteria and improved the selectivity to products in bio-oil. That is, acids at 200 ℃, amides and acids at 300 ℃, phenols and nitriles at 400 ℃, and phenols at 500 ℃, were got as main products, respectively. HZSM-5 could promote the dehydration, cracking and aromatization of pyrolytic intermediates in fractional pyrolysis. At optimal HZSM-5 catalyst dosage of 1.0 g, the selectivity to products and the quality of bio-oil were improved obviously. The main products in bio-oil changed to nitriles （47.2%） at 300 ℃, indoles （51.3%） and phenols （36.3%） at 400 ℃. The oxygen content was reduced to 7.2 wt% and 9.4 wt%, and the HHV was raised to 38.1 and 37.3 MJ/kg at 300 and 400 ℃, respectively. Fractional catalytic pyrolysis was proposed to be an efficient method not only to provide a potential solution for alleviating environmental pressure from water blooms, but also to improve the selectivity to products and obtain high quality bio-oil.     

酸洗预处理对纤维素热裂解的影响研究

为获得液体产量的最大化和提高产物中糖类的质量分数,采用盐酸（3%、5%、7%）、磷酸（7%）和硫酸（7%）对纤维素进行酸洗预处理。不同酸洗预处理下纤维素的微观结构和聚合度变化表明,酸处理损坏了纤维素的物理结构,并使聚合度大幅度降低。在“┣”形石英玻璃反应器的快速热裂解试验装置上进行了不同酸处理前后的纤维素热裂解试验,发现酸浸泡处理后,生物油产率下降,相应的气体和焦炭产率提高,并且随着酸浓度的提高,该趋势逐渐增强。与盐酸和磷酸相比,硫酸对生物油的生成具有更强的抑制作用,这表明,酸对纤维素交联和脱水反应的催化效果。通过GC-MS色质联机分析技术对生物油成分进行分析,发现酸的存在并没有改变生物油成分的种类,但使化合物之间的相对质量分数发生了变化。左旋葡聚糖的质量分数随稀酸溶液浓度的增加呈下降趋势,原因是残留在物料中的微量酸以催化脱水和交联反应的方式,对其生成起抑制作用。     

添加乙酸乙酯对生物油稳定性的影响

以稻草秸秆快速热裂解生物油为样品,选取乙酸乙酯作为添加剂,按不同质量分数(分别为1%、6%、11%、16%和21%)添加到生物油中,考察原始生物油(空白组)及乙酸乙酯组生物油理化特性随贮存时间的变化规律。结果表明,随着乙酸乙酯添加质量分数增大,各乙酸乙酯组(1%、6%、11%、16%和21%)生物油最终pH值比空白组分别提高0.66%、2.33%、3.65%、4.32%和6.31%;最终含水率比空白组分别降低10.90%、20.17%、28.19%、30.27%和35.10%;最终运动黏度比空白组分别降低13.69%、39.08%、57.99%、66.00%和73.58%。FT-IR和GC-MS分析结果表明,添加乙酸乙酯能抑制生物油老化反应。此外,GC-MS分析结果还证实乙酸乙酯可以减少生物油内有机酸含量。     

生物油水溶性组分的水蒸气催化重整制氢实验研究

利用固定床反应器对生物油水溶性组分重整制氢反应进行了考察,研究了温度、吸收剂的加入对反应过程的影响。结果表明,在常压条件下生物油水溶性组分的最佳重整温度为800℃,此时H2体积分数为60%、CO体积分数为10%。加入CO₂吸收剂后,H₂体积分数提高了25%,H₂产率提高了10%。在常压条件下,以CaO作为吸收剂时,最佳的反应温度为600℃,此时H₂体积分数最高可达85%。650℃时CaO对CO₂的吸收能力减弱导致其对生成H₂反应的促进作用急剧降低。