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硬木热解过程中颗粒内部二次反应的数值研究Ⅱ.数值模拟结果 总被引:1,自引:4,他引:1
为了研究生物质(硬木)热解过程中颗粒内部的二次反应,对流化床环境下单颗粒生物质热解模型进行了求解。计算针对典型大颗粒和典型小颗粒在流化床反应器反应条件下的热解过程,对不同大小颗粒内部各种产物的生成、消耗、积累以及逃逸行为进行了定量描述。计算结果表明:对于直径为2mm的小颗粒,颗粒内二次裂解的份额可以忽略,但是对于直径10mm的大颗粒,热争过程中有超过20%的一次焦油参加了颗粒内部二次反应,颗粒内二次裂解显著地改变了热解产物分布,改变了热解产物的品质。 相似文献
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生物质三组分热裂解行为的对比研究 总被引:42,自引:9,他引:33
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。 相似文献
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纤维素热裂解反应机理及中间产物生成过程模拟研究 总被引:7,自引:3,他引:4
基于改进的B-S机理模型,通过求解物料内部和气相空间两段反应过程,对纤维素热裂解过程中一些化合物(活性纤维素、左旋葡聚糖(LG)、乙醇醛、丙酮醇等组分)的生成和演变情况进行了模拟。结果发现,自由水的脱除过程使物料前期升温速率发生了下降,并未影响热解期间温度分布以及反应过程。热裂解过程中,由于一次反应的强烈吸热,物料在长时间内局限于中温范围,其内部各组分质量浓度分布的区别主要体现出一次反应竞争能力的强弱。物料厚度的增加使热裂解时间延长,并加剧物料内部的二次分解。左旋葡聚糖和其竞争产物乙醇醛的生成出现一个大量生成、快速逃逸的过程,相比于左旋葡聚糖,乙醇醛质量浓度的积累具有更快的速度,体现出较高温度下的竞争优势。对于小尺寸反应物,挥发分二次反应主要发生在气相空间,随着气相停留时间的增加,其二次分解的程度提高,该效果随辐射源温度的提高而加剧。相比于LG产率随反应时间的快速下降趋势,高温下生物油产率的降低略显缓和,其变化主要是组分分布的改变,即从大分子结构降解为小分子结构。 相似文献
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纤维素快速热裂解机理试验研究 Ⅰ. 试验研究 总被引:7,自引:7,他引:7
在热辐射反应器上对纤维素快速热裂解过程中主要一次产物的生成规律进行了研究。结合焦油的GC-MS分析,发现左旋葡聚糖(LG)作为最重要的液体产物,占据了焦油质量的45w%~85w%。LG的生成主要集中在550 ℃~650 ℃中温辐射源区域,其产量随温度的变化存在一最佳值,约在640 ℃左右得到54.4w%的最高产率。乙醇醛(HAA)作为焦油的第二重要组分,在焦油中达到了6w%~14w%的比例,与之含量接近的还有1-羟基-2-丙酮(Acetol),约为3.5w%~8w%。它们的产率在相当大的范围内随温度的升高而增加,表明高温有利于它们的生成。同时分析表明乙醇醛、1-羟基-2-丙酮是在与LG的竞争过程中作为纤维素热裂解一次产物直接生成的。 相似文献
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氯化钙催化纤维素热裂解动力学研究 总被引:12,自引:3,他引:12
用差示热重分析仪对氯化钙纤维素热裂解动力学催化影响进行了研究。结果表明,氯化钙对焦炭的形成具有强烈的促进效果,使热裂解最终残留物产率从5%提升到10%以上,氯化钙的存在影响到热失重初始阶段活性纤维素的生成,使热重曲线向低温侧移动,并在低温段产生了小的失重速率峰。通过热重分析发现,氯化钙催化条件下纤维素热裂解动力学参数被分为了三段,分别对应于活性纤维素的生成、炭化和活性纤维素转化为挥发分产物三个区间,并依次成为整体失重过程的控制步骤。结合Broido-Shafizadeh机理分析以及与纯纤维素热裂解动力学参数的对比,氯化钙对这三个主要反应步骤都产生了促进效果,其中以催化焦炭的生成最为明显,在促进焦炭化的过程中,降低了气体产物的生成比率。 相似文献
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酸预处理对生物质热裂解规律影响的实验研究 总被引:2,自引:0,他引:2
在自制的热裂解机理实验台上进行了不同酸处理对稻壳以及白松的热裂解影响实验研究。经过盐酸浸泡后,稻壳中的金属离子含量明显降低;经盐酸洗涤后的稻壳热裂解焦油产量升高,由原始物料时的41.74%增加到7%盐酸洗涤后的52.88%,而气体和焦炭产量相应降低,并且随着盐酸浓度的增加,对应的趋势更加明显。酸洗涤后稻壳热裂解气体产物主要由CO和CO2组成,其产量相比原样都有所降低;不同种类的酸对生物质热裂解规律的影响存在差异,盐酸因其去离子效果最好而对生物质热裂解产物分布影响最强;对白松原样以及酸洗后白松的微观结构进行了电镜分析,结果发现,硫酸对白松的微观结构产生了明显的影响。 相似文献
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通过原位引入Mg一步法合成了Mg@MCM-41复合介孔材料,并将其作为载体制备了高性能Ni基CO_2甲烷化催化剂。通过BET、XRD、TEM、CO_2-TPD、TG等手段对催化剂进行了表征分析,着重比较了Mg/Si物质的量比对于催化剂特性的影响。结果表明,当Mg/Si物质的量比为0.05时能够在不破坏孔道结构的前提下显著增加催化剂上的碱性位,有效地提高了催化剂对CO_2的吸附和活化,从而促进CO_2甲烷化反应过程中反应物的转化。实验所制得的催化剂均具有较好的热稳定性和催化反应活性,其中,Ni/0.05Mg@MCM-41在CO_2甲烷化反应表现出最优的催化性能,在320℃,1 MPa的条件下,CO_2转化率和CH_4选择性分别高达84.3%和97.8%。 相似文献