生物质三组分热裂解行为的对比研究

在热天平上对比研究了生物质中的纤维素、半纤维素和木质素三种主要组分的热失重规律。结果表明,作为半纤维素模型化合物的木聚糖热稳定性差,在217℃～390℃发生明显分解;纤维素热裂解起始温度最高,且主要失重发生在较窄温度区域,固体残留物仅为6.5%;木质素表现出较宽的失重温度区域,最终固体残留物高达42%。在红外辐射机理试验台上对比研究了三组分热裂解产物随温度的变化规律。三组分热裂解生物油产量随温度变化先升后降。纤维素生物油产量在峰值上最高,但纤维素生物油热稳定性差,高温时挥发分的二次分解最明显;木聚糖和木质素生物油产量较低,表现出较好的热稳定性。三组分热裂解焦炭产量随温度升高而降低,最终纤维素热裂解焦炭产量为1.5%,而木聚糖和木质素分别为22%和26%。三组分热裂解气体产物随温度升高而增长,但在气体组成分布上因三组分的结构上的差异而不同。     

天然铁矿石为氧载体的生物质化学链气化制合成气实验研究

在一个小型鼓泡流化床反应器上以Ar气为流化介质,对以天然铁矿石为氧载体的生物质化学链气化制合成气过程进行了研究。考察了反应温度对合成气组分、气体产率、碳转化率以及气化效率的影响,反应时间对合成气组分的影响;探讨了氧载体存在对生物质气化过程的影响。结果表明,天然铁矿石可以作为生物质化学链气化制合成气反应过程的氧载体,代替富氧空气或高温水蒸气作为生物质气化的气化剂;随着温度的升高,产物气体中CO、H₂的浓度逐渐增加,CO₂、CH₄浓度缓慢降低;随着反应时间的延长,合成气中H₂、CO、CH₄的相对浓度缓慢增加,而CO₂相对浓度逐渐降低;氧载体的存在能显著提高气体产率和碳的转化率及气化效率。扫描电镜-能谱(SEM-EDS)分析表明,当超过850 ℃时,铁矿石氧载体颗粒表面烧结现象明显,但反应前后,颗粒表面的成分及含量基本保持不变。     

生物质空气-水蒸气气化制取合成气热力学分析

基于Gibbs自由能最小化原理,计算了包括H2O(l)和C(s)在内的,生物质空气 水蒸气气化体系热力学平衡,对比分析了常压气化和加压气化的特点,通过回归分析得到了不同压力下,气化产物中可燃气体分率最高时的水蒸气/生物质质量比（S/B,Steam to Biomass Ratio）与空气当量比（ER,Equivalence Ratio）的关系曲线,为探讨适于制取合成气的气化工艺和条件提供初步的理论指导。研究表明,相对于常压气化,加压气化体系的平衡温度较高,平衡状态下可燃气体分数较低,但CH4含量明显增加;一定温度和当量比下,加压气化使得气化产物中可燃气体分数达到最高所对应的S/B比增大,即需要消耗更多水蒸气;通过调节S/B比,可以比较方便地控制产物中H2和CO的比例。以常压为例,T=1173K,S/B=0.17时,气化产物中H2/CO约为1.1∶1,而S/B=1.02时,气化产物中H2/CO约为2∶1;不同压力下最佳S/B比和ER有很好的线性关系,温度为1173K时,最佳S/B比与压力及ER〖的关系为S/B=－1.48×ER－4.49 E×10－5×p2 + 5.83 E×10－3×p + 0.32。     

测定混合物组成及组分含量的热重分析法

采用热重－微商热重法确定混合物的组成及各组分的含量。通过对比混合物和可能组分的热重曲线及其微分曲线，比较它们的最大失重速率温度及在某一特定温度下的失重量可以确定混合物的组成，同时可以确定各组分的含量。该法对各组分含量的测定误差在５％以内，相对标准偏差在６％以内。     

生物质型煤在固硫剂条件下的燃烧特性研究

本文研究了生物质型煤在不同Ca/S比和不同生物质加入量下的燃烧特性,并进行了动力学分析.结果表明,固硫型煤的TG,DTG曲线变化趋势相似,都出现两个明显的失重峰挥发分析出阶段和煤焦燃烧阶段.一般在310-320℃范围内挥发分析出达到最大,在520-530℃范围内,煤焦燃烧失重速率最大.由于固硫反应的增重和型煤燃烧的失重的相对变化,导致第二个失重峰变化比较平缓,且失重温度范围较宽.不同Ca/S比的样品试验结果相比,Ca/S=2样品的最大失重点温度要比Ca/S=1.5样品的最大失重点温度要低;同一Ca/S比下,随着生物质量的增加,相应失重峰的峰值增加,最终失重百分比增加.通过动力学分析,生物质型煤在固硫剂条件下的燃烧反应服从燃烧动力学的基本方程表征的规律,对于不同的温度阶段可用不同的一级反应来描述.     

Na促进的CuCoMn催化剂催化生物质合成气合成高醇

研究钠促进的CuCoMn催化剂的特性及其在生物质气化合成气合成高醇中的应用. 研究了催化剂中Na含量及合成条件(温度、压力和空速)对生物质基合成气合成高醇性能的影响. 发现CuCoMnNa_0.1催化剂较适合高醇合成, 在300 °C以下, 随着温度的上升, 碳转化率增大, 而醇选择性降低. 压力的增加有利于醇的合成, 增大空速会明显降低碳转化率, 但醇时空产率则因转换频率的增加而增大. 在所考察的范围内, 醇产率最高达到304.6 g·kg^-1·h^-1, 其中C₂₊高醇(C₂-C₆醇)占64.4% (w, 质量分数). 醇产物和烃产物均符合ASF (Anderson- Schulz-Flory)分布关系. 根据催化剂性能与表征分析, Na的加入有利于提高生物质气化合成气合成高醇的选择性和活性元素Cu、Co的分散性. X射线光电子谱(XPS)测试结果显示反应后的催化剂表面上, Cu以Cu⁺和Cu⁰的混合形式存在, 而Co则是Co²⁺/Co³⁺和Co⁰的混合物. 增加Na的含量, Cu⁰/Cu⁺比率和Co⁰的强度均随之减小.     

生物质秸秆热重分析及几种动力学模型结果比较

利用热重分析在不同升温速率和氮气气氛下对两种生物质（玉米秸秆和稻秆）的热失重行为进行了研究。根据热重实验数据，采用四种利用热分析获取动力学参数的方法（Coats-Redfern法，Doyle法，最大速率法和分布活化能模型(DAEM)），计算生物质秸秆热分解反应活化能E、反应级数n及频率因子A，并进行比较。结果表明，采用不同的处理方法，得出的热分解动力学参数不同。利用Coats-Redfern法，玉米秸秆和稻秆在热解主要阶段（失重约5 w%～80 w%时）可由一段一级反应过程描述，升温速率10 K/min时活化能值分别为68.8 kJ/mol和70.0 kJ/mol。Doyle法和DAEM模型得到的结果较为接近，可以得到生物质热解过程中的活化能随失重率的变化曲线。生物质秸秆热解包含分子键能断裂的一系列复杂、连续反应过程。     

生物质主要组分低温热解研究

利用热重分析仪和裂解气质联用仪进行生物质主要组分低温热解特性研究。热重实验结果表明,生物质主要组分的热稳定性为：纤维素>木质素>半纤维素。半纤维素主要热解温度在210℃～320℃,而纤维素和木质素的主要热解温度分别在310℃～390℃和200℃～550℃。裂解气质联用实验考察不同温度对生物质主要组分低温热解产物的影响。半纤维素热解产物主要有乙酸、1-羟基-丙酮和1-羟基-2-丁酮,纤维素热解产物主要包括左旋葡聚糖和脱水纤维二糖,而木质素热解产物主要是邻甲氧基苯酚。     

生物质在流化床中的空气-水蒸气气化研究

以流化床为反应器，对生物质的空气-水蒸气气化特性进行了研究。考察了一些主要参变量，如温度 (700 ℃～900 ℃)、水蒸气/生物质比(0～4.04)、空气当量比(0.19～0.27)以及生物质粒度(0.2 mm～0.9 mm)等对气化结果的影响。在实验研究的条件范围内，生物质产气率在1.43 m3/kg～2.57 m3/kg范围内变化，产气的低热值在6 741 kJ/m3～9 143 kJ/m3范围内变化。实验结果表明：较高的气化温度有利于氢的产生；但气化温度过高会使气体热值下降；与常规的空气气化相比，水蒸气的加入使生物质气化产气率显著提高，但水蒸气加入量过多使气化温度下降，产气率和产气热值降低；生物质颗粒粒度的大小对产气组分的分布和产气率均有影响，较小颗粒的生物质会产生较多的CH4、CO和较少的CO2。     

重液离心分离在研究煤中难燃组分的应用

通过对阳泉煤、淮南煤及神木煤进行重液离心分离，得到了一系列对应于不同密度的分离物。对各密度段样品的热分析表明，煤中存在着对应于一定密度段的难燃组分，它们多是煤中的惰性组，部分矿物质及高矿化性的组分。     

生物质气催化合成甲醇的研究

在高压微型反应装置上进行了生物质气合成甲醇的研究。利用组成为H2/CO/CO2 /N2(体积比)=52.5/21.5/22.8/3.2 的富CO2原料气考察了不同温度、压力和空速条件时甲醇的时空产率和质量分数。结果表明,在所考察的范围内,甲醇的产率和质量分数在260 ℃达到最大。产率和质量分数随反应压力升高而增大,空速增加使产率增大,甲醇的质量分数降低。当p=4 MPa,t=260 ℃,WHSV=5 280 h-1时, 甲醇的时空产率为0.79 g·（mL·h）－１,质量分数为96.2%,与工业合成气相比,分别下降25.8％和1.64％。     

CaSO4氧载体煤基合成气化学链燃烧模拟研究

相对于金属氧载体, CaSO₄作为氧载体用于化学链燃烧,具有成本低、来源广泛和氧传递容量大等诸多优点,但是气相SO₂以及各种固相硫沉积物对CaSO₄用于化学链燃烧过程造成很大的障碍。基于热力学模拟,对CaSO₄氧载体与以合成气为燃料的化学链燃烧进行了模拟研究,结果表明就CaSO₄与合成气的反应而言,在燃料反应器中, 100℃～400℃的低温反应条件下,主要发生的是合成气中CO和H₂的甲烷化反应以及硫酸盐热化学还原反应,反应产物主要是H₂S和CaCO₃;在400℃～915℃,主要发生的是CO和H₂与CaSO₄的还原反应,还原产物是CaS和CO₂;当反应温度高于915℃时,诸多副反应开始发生,反应物相除了CaS和CO₂外,CaO等副产物开始出现;而在空气反应器中,在CaS的整个氧化过程中,CaS再生形成CaSO₄的反应都是主要的,但是当空气过量系数Ф_AR<0.8时,CaSO₄与CaS的固相反应以及CaS氧化形成CaO的两个副反应也同时起作用。在燃料反应器中,最优的反应条件是反应温度915℃、常压并严格控制CaSO₄ 的加入量并确保CaSO₄氧载体过量系数Ф_FR~1;而在空气反应器中,提供充足的空气量对于CaS的氧化非常重要,空气过量系数Ф_AR ≥1不仅能确保CaS的充分氧化,而且还能避免CaS氧化过程中SO₂的排放和CaO的产生。     

氢气和合成气下生物质高压液化过程的实验研究

在小型高压反应釜中以四氢萘为溶剂,氢气和合成气为液化反应气,通过对不同液化条件下所得液化产物的收率及性质分析,考察了不同液化条件（反应温度、反应时间、反应气压力）对锯屑高压液化行为的影响;同时在相同液化条件下,通过液化产物收率和性质的分析,考察了气氛对锯屑高压液化行为的影响,探讨了用合成气代替氢气进行液化的可行性。结果表明,在氢气和合成气气氛下,随着反应温度的升高、反应时间的延长或反应压力的提高,液化油的收率都是增加的,但各种条件对液化油收率的影响程度不同。温度影响最大,时间影响次之,而液化气压力的影响最小。其他液化条件完全相同的情况下,氢气和合成气下所得产物的收率及性质相近,用合成气代替氢气液化具有可行性。在此条件下优化的液化反应条件为,以四氢萘为溶剂,反应温度为300℃,气体压力为2MPa,反应时间为30min,转化率为75.1%,液化油收率高达48.4%。     

红厚壳属植物化学成份及药理活性研究进展

综述了近年来对红厚壳属植物中的化学成分及药理活性研究，重点讨论了18种 红厚壳属植物中Zhao吨酮类，香豆素类，黄酮类和萜类的化学成分，并讨论了它们 的药理活性。     

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。     

Catalytic steam reforming of biomass over Ni-based catalysts: Conversion from poplar leaves to hydrogen-rich syngas

A series of Ni/SBA-15 catalysts with Ni contents from 5 wt%–20 wt%and CaO-12.5%Ni/SBA-15 catalysts with CaO contents from 1.4 wt%–9.8 wt%have been prepared.The structure of the catalysts was characterized using X-ray diffraction(XRD),N2 adsorption-desorption,transmission electron microscopy(TEM)and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS).The performance of catalytic steam reforming of the poplar leaves to the hydrogen-rich syngas was tested in a fixed-bed reactor.The results indicate that the 7.0wt%CaO-12.5wt%Ni/SBA-15 catalyst exhibits the best performance for the catalytic steam reforming of poplar leaves to hydrogen-rich syngas.The ratio of H2:CO can reach ca 5:1 in the hydrogen-rich syngas.The yield of H2 can reach 273.30 mL/g(poplar leaves).In the CaO-Ni/SBA-15 catalyst,Ni active component mainly fills the role of catalytic steam reforming of the poplar leaves,and CaO active component mainly plays the role as water-gas shift and CO2 sorbent.     

Experimental studies of biomass gasification with air

In this work,experimental studies of biomass gasification under different operating conditions were carried out in an updraft gasifier combined with a copper slag reformer.The influence of gasification temperature,equivalence ratio(ER) and copper slag catalyst addition on gas production and tar yield were investigated.The experimental results showed that the content of H2 and CO,gas yield and LHV increased,while the tar yield and the content of CO2,CH4 and C2Hx in the gas product decreased with the temperature.At 800C,with the increase of ER,the LHV,the tar yield and the content of H2,CO,CH4 and C2Hx in gas products decreased,while the gas yield and the content of CO2 increased.Copper slag was introduced into the secondary reformer for tar decomposition.The Fe3O4 phase in the fresh copper slag was reduced to FeO(Fe2+) and metallic Fe by the gas product.Fe species(FeO and metallic Fe) acted as the active sites for tar catalytic decomposition.The catalytic temperature had a significant influence on tar conversion and the composition of the gas product.Typically,the tar conversion of about 17%-54% could be achieved when the catalytic temperature was varied from 750 to 950 C.Also,the content of H2 and CO increased with the catalytic temperature,while that of CO2,CH4 and C2Hx in the gas product decreased.It was demonstrated that copper slag was a good catalyst for upgrading the gas product from biomass gasification.     

合成气气氛下褐煤与生物质共液化残渣的燃烧特性

利用热重研究了不同液化条件(溶剂、温度、气氛、水分)下褐煤与生物质共液化所得残渣的燃烧特性。通过比较共液化残渣燃烧的三个特征温度,着火点、燃烧峰温和燃尽温度,对比分析了液化条件对残渣燃烧特性的影响及其原因,同时研究了残渣燃烧的动力学。结果表明,四氢萘为溶剂所得残渣的燃烧特性好于甲苯为溶剂的;360℃下所得液化残渣燃烧反应性好于420℃下的;合成气气氛下所得液化残渣燃烧反应性好于氢气气氛下的;液化过程加入水后,所得残渣的燃烧反应性降低。不同液化条件下所得残渣的加氢程度和收率不同,使残渣具有不同的H/C原子比、比表面积和灰分,从而对残渣的燃烧特性产生影响。残渣的燃烧特性符合三段二级反应,大部分残渣三段活化能遵循"高-低-高"的变化规律。     

Ce-Fe-Zr-O/MgO整体型氧载体用于化学链部分氧化甲烷制合成气

以MgO为载体,采用球磨法制备了Ce-Fe-Zr-O/MgO粉末状氧载体,进而采用挤压成型法制备了整体型氧载体。研究了两种氧载体化学链部分氧化甲烷制合成气的性能,并通过XRD、H₂-TPR对氧载体进行表征。结果表明,粉末状氧载体中的储氧组分以Ce-Fe-Zr-O固溶体形式存在,而整体型氧载体的制备过程会导致Zr、Fe游离氧化物的形成。粉末状氧载体和整体型氧载体上均存在表面晶格氧和体相晶格氧,其中,体相晶格氧具有高选择性氧化甲烷的性能,可以将甲烷转化成CO和H₂。粉末状氧载体与甲烷反应活性较高,但其存在高含量的表面氧,易导致甲烷的完全氧化。整体型氧载体上体相晶格氧占据优势,可将甲烷选择性氧化为CO和H₂。氧化还原循环实验表明,粉末状氧载体在还原反应发生短时间内容易引起甲烷裂解导致产物气中的H₂/CO物质的量比显著大于2.0,同时产生大量积炭,制约了其循环性能。而整体型氧载体经10次循环实验后,全程反应过程中合成气H₂/CO物质的量比一直维持在2.0附近,显示了较高的循环稳定性能。     

小花玄参化学成分的定性研究及总黄酮含量的测定

采用不同极性溶剂提取小花玄参中的化学成分,应用植物化学成分的系统分析法定性研究,并对其总黄酮含量进行测定.结果表明,小花玄参中含有氨基酸、多肽和蛋白质、糖及苷类、有机酸、鞣质、皂苷、甾体或三萜类、黄酮、酚类、挥发油和油脂、强心苷和生物碱等化学成分,未检出蒽醌及香豆素与萜类内酯;小花玄参中总黄酮的含量为5.689%(56.89mg/g).该结果可为小花玄参化学成分的分离纯化、药理研究以及开发利用等提供基础依据.