生物质催化气化制氢催化剂研究进展

在生物质催化气化制氢过程中,催化剂作为整个工艺的核心,在很大程度上决定着产物的质量和过程的效率.本文对生物质催化气化催化剂的研究现状进行了总结,并对催化剂组成、工艺应用以及催化剂的优化改性方式进行了分类讨论,最后针对国内研究现状进行了综述,并展望了生物质催化气化催化剂的发展趋势和亟待解决的问题.     

生物质催化气化制氢催化剂研究进展

在生物质催化气化制氢过程中，催化剂作为整个工艺的核心，在很大程度上决定着产物的质量和过程的效率。本文对生物质催化气化催化剂的研究现状进行了总结，并对催化剂组成、工艺应用以及催化剂的优化改性方式进行了分类讨论，最后针对国内研究现状进行了综述，并展望了生物质催化气化催化剂的发展趋势和亟待解决的问题。     

生物质焦油催化裂解催化剂的研究进展北大核心

生物质能源的高效利用可以有效缓解能源危机,改善生态环境。在生物质热解过程中会产生焦油堵塞设备,造成能量损失,从而影响生物质在工业中大规模使用。在常见生物质能源利用技术中,催化裂解技术可以有效去除焦油并提高可燃气体产量。综述了国内外生物质焦油催化裂解的研究,并对天然矿石类催化剂、碱金属催化剂、非镍金属催化剂、镍基催化剂的催化活性、反应稳定性以及经济效益等进行了讨论。针对镍基催化剂易失活的问题,介绍了通过选择更优的载体,添加不同的助剂对镍基催化剂进行改性,以提高催化剂的催化活性和反应稳定性的相关研究,旨在为制备出更经济高效的催化剂提供研究思路。     

生物质催化裂解制备芳烃化合物的研究进展

鉴于芳烃化合物重要的应用价值以及广阔的市场前景,详细阐述了生物质为原料催化转化制备高附加值芳烃化合物的研究进展,系统概述了生物质原料的种类、模型化合物的种类、沸石分子筛催化剂、介孔分子筛催化剂、催化剂的浸渍改性以及工艺条件等对生物质催化转化制备芳烃化合物的影响,进而探讨了催化热解机理,为生物质的全组分、高资源化利用提供新的方向。     

生物质催化气化工业应用技术研究

在富氧条件下研究了生物质在流态化气化炉和吸式气化炉中的气化过程，探索了催化剂对气化过程及焦油裂解过程的影响，研究了工艺参数对煤气质量的影响，给出了最佳的工艺操作参数范围。煤气热值最高达9.93MJ/Mm^3。     

木质生物质催化热解制备富烃生物油研究进展

生物油是木质生物质等原料经过热解获得的绿色产物,富含多种化学和生物活性物质,在石油替代方面具有发展潜力。生物质催化热解技术是制备高品质生物油的主要途径,但由于生物油含氧量比较高、目标产物选择性比较低、催化剂易结焦失活,限制了其应用。笔者从木质生物质热解机理及其反应途径、催化剂(金属氧化物、金属盐类、微孔催化剂、介孔催化剂)及其催化热解转化机理与产物调控机制、供氢试剂(四氢化萘、甲醇、废旧塑料、废弃油脂及其他供氢试剂)及其共催化热解转化机理等方面综述了木质生物质催化热解制备高品质生物油的进展,概述了催化热解过程中生物油的热解特性、产物组成以及转化机理,并对存在的问题及其解决方案进行了分析,展望了未来的发展方向,以期为木质生物质的高效转化利用提供依据和参考。     

生物质气化计算平衡模型

考虑对合成燃气最终组成起关键作用的氧化还原反应、水煤气反应、甲烷化反应、变换反应等动力学反应过程,基于物料平衡、能量平衡和化学平衡分析,建立了一种生物质气化计算模型.利用该模型可以预测不同气化物料在不同气化剂温度和水蒸汽添加率条件下的合成燃气成分、热值、气化效率及干燃气产率等气化指标.将模型计算结果与现有文献的试验数据进行了对比,吻合较好,证明该模型具有较好的适应性和可靠性,可用于指导生物质气化操作参数的优化和新型高效生物质气化炉开发设计.     

生物质催化制备甲烷的反应路径和催化剂研究进展

甲烷是氢碳比最高的烃,也是一种具有较高燃烧热值的清洁能源。在生物质制备甲烷的方法中,生物质发酵法和生物质合成气发酵法因活性菌的温度敏感性而受到限制。因此,本文介绍了近年来生物质合成气催化制备甲烷的反应机理及相应的催化剂体系研究进展,重点讨论了合成气中CO甲烷化和CO 2甲烷化反应机理,以及催化剂中活性成分、载体、助剂对甲烷化的影响。同时,介绍了反应条件温和的生物质催化水热法,简述了反应路线及近年来的研究现状。最后,从技术的角度对该甲烷化的反应机理和高效、稳定的催化剂研究进行了展望。     

固体酸催化生物质转化的研究进展

受能源危机和环境污染的影响,绿色环保的固体酸催化剂在催化生物质转化为各类化学品方面的研究已成为近期的热点。本文综述了固体酸在生物质催化转化上的研究进展,首先列举可用于生物质转化的固体酸种类,接着介绍了固体酸催化剂在催化生物质转化生成生物质燃料、生物质平台化合物和生物基材料的研究状况,然后总结了在应用中存在的问题,最后展望解决这一问题的建议和思路。     

乙酰丙酸及其酯类合成γ-戊内酯的最新研究进展

在众多生物质平台分子中,γ-戊内酯(GVL)作为一种新型的生物质基化合物具有广泛的应用价值。首先介绍了由生物质平台分子乙酰丙酸(LA)及其酯类通过氢化作用制备GVL的反应途径及其最新研究进展,在这个反应过程中,氢源对不同催化体系有重要的影响,因此,着重归纳总结了非均相催化剂(氢源:氢气、甲酸和醇类),在多种类型催化体系下催化合成GVL的合成路线和方法,为探索更加绿色、经济、高效、可持续的GVL合成途径,发展新的转化技术梳理思路并提供参考。     

生物质气化多联产技术的集成创新与应用

生物质气化作为生物质能源的一种主要形式,近几十年来得到了国内外的广泛关注和研究。但是由于传统技术燃气中焦油含量高、气化产物单一致使经济效益不佳、存在一定的环境污染及设备系统不够完善等难题,极大地阻碍了生物质气化技术的发展以及实现工业化规模的步伐。笔者所在的团队在国内外率先提出了基于"生物质气化(能源)多联产技术"的新发展思路,并进行了相应的技术研究与产业化应用。根据生物质资源特性不同,研究开发了适合农作物秸秆类的流化床气化多联产炉、果壳类下吸式气化多联产炉和木质类上吸式气化多联产炉,并针对不同的生物质气化产物研发了相应的产品利用路线。其中气相产物(可燃气)用于发电、供气或者热燃气(未经气液分离)直接烧锅炉供热或带动蒸汽轮机发电,该技术解决了燃气净化和焦油的两大难题;液相产物(生物质提取液)制备液体肥料;固相产物(生物质炭)根据生物质原料的不同可分别用于制备炭基有机-无机复混肥(秸秆类原料)、高附加值活性炭(果壳类和木片类)以及工业用还原剂和民用燃料(木质类)。生物质气化多联产技术新理念的提出以及相关核心技术设备的开发与应用也为生物质利用探索出了一条符合绿色、环保和循环、可持续产业发展的良好路径,生物质能源的发展只有与环境保护(空气、水、土壤及食品安全)相结合才是最根本的出路。     

金属钼催化云杉制备松柏醇醚及全组分利用

木质纤维由纤维素、半纤维素和木质素组成,是地球上最丰富的可再生碳氢资源。作为生物质的主要组分之一,木质素是唯一一种可再生的芳香化合物原料。木质素通过降解转化为苯酚单体化合物是实现木质素高值化的应用基础。笔者利用具有纳米尺度的MoOx/SBA-15催化剂开展了云杉木质纤维的还原催化分离研究,实现了木质素组分优先降解为松柏醇醚的过程。结果表明:云杉在甲醇体系中催化还原降解反应的最佳条件为温度240℃、反应时间2 h、常压氮气氛围、甲醇作为溶剂及氢供体。在最佳条件下,木质素经过降解转化为高附加值的松柏醇甲醚,基于木质素质量计算的转化率可达13.5%,该产物可通过简单的硅胶柱层析法实现分离纯化。反应后的固体残渣中,纤维素和半纤维素组分保留率分别达到98%和92%,可分别通过酶催化及酸催化高效转化为葡萄糖和木糖。由此可知,以MoOx/SBA-15作为催化剂不仅可以有效地将木质素催化降解为易于进一步功能化的不饱和单体产物松柏醇甲醚,还可以实现生物质组分分离,得到容易酶解的碳水化合物组分,从而有利于实现生物质的全组分利用。     

生物质炭基磁性固体酸催化剂研究进展

从生物质炭基前驱体和磁性Fe_3O_4材料的制备技术方面综述了国内外生物质炭基磁性固体酸催化剂制备方法。总结了生物质炭基磁性固体酸催化剂的合成技术(吸附作用、负载作用、包埋技术和嫁接技术)和发展状况,着重介绍了化学共沉淀法和水热法制备磁性Fe_3O_4材料及进一步合成生物质炭基磁性固体酸催化剂的生产工艺,并且简述了高温分解法和微乳法制备磁性Fe_3O_4材料及进一步合成生物质炭基磁性固体酸催化剂的现状;阐述了生物质炭基磁性固体酸催化剂催化木质纤维类生物质在水解反应、酯化反应、缩合反应等方面的应用进展。指出了生物质炭基磁性固体酸催化剂下一步的研究方向,并展望了今后的研究重点。     

基于Aspen Plus的固定床生物质气化过程的建模、仿真及工艺优化

为了研究固定床生物质气化炉的气化特性及其影响因素,优化气化工艺参数,利用Aspen Plus仿真系统及其全混流反应器(RCSTR)和收率反应器(Ryield)等,建立固定床生物质气化过程的动力学仿真模型,利用该模型分析气化温度、空气配比(AR)、水蒸气通入量(S/B)、原料含水率4个气化工艺参数及全混流反应器数量对气化过程的影响,并通过敏感性分析优化气化工艺参数。综合考虑上述气化工艺参数进行生物质气化过程仿真分析,获得优化的气化工艺参数为气化温度800℃,空气配比0.25,水蒸气通入量2.3。     

催化剂的制备以及对生物质热解影响的研究

共催化的方式可以为生物质转化提供氢源。在此基础上,开展了生物质和不同醇类(有效氢碳比为2)在流化床中共催化转化的研究,发现生物质和不同醇类的共催化转化都能够提高烃类化合物的产率,其中和甲醇共催化提高的幅度最大(24%)。在催化热解工艺研究方面,发明了一种集生物质催化热解、热量自给和催化剂再生等多个过程一体化的工艺方法和装置,提出了能够实现该方法的内循环串行流化床反应器,并对该新型反应器冷态流动规律和热态制备液体燃料和化学品特性进行了系统的研究。通过冷态气固流动特性的研究,定义了该反应器的六种气固流动结构,绘制了流动结构相图,获得了稳定的操作区间和颗粒循环量的调控方法。热态实验研究表明,该新型反应器能够连续稳定地制备烯烃和芳香烃等化学品(以稻秆为原料,烯烃和芳香的产率之和保持在20%以上),同时能够实现热量的自给和催化剂的再生。在该反应器中对稻杆和具有高有效氢碳比的废弃油脂共催化热解研究结果显示,烯烃和芳香径的产率大幅增加。     

生物质粗燃气重整净化技术及其研究进展

对生物质粗燃气中焦油净化和组分调变技术进行了综述,分析了影响气化炉内净化技术的气化工况条件和气化炉添加料等因素,介绍了天然矿物催化剂、碳酸盐催化剂、镍基催化剂等目前应用广泛的气化炉下游净化重整催化体系,简要介绍了粗生物燃气的组分调变,对该领域目前存在的问题和发展方向进行了讨论。     

生物质制备合成气技术研究现状与展望

综述了生物质合成气制备技术的现状,着重讨论了生物质气化技术中气化炉类型、气化介质、气化温度和气化压力对合成气组成的影响,介绍了生物质热解油气化和生物质超临界气化制取合成气技术,以及生物质制备合成气过程中气体净化和重整变换等相关技术,分析了各种技术的特点,并展望了生物质合成气制备技术的发展方向.     

生物质醇解制备乙酰丙酸酯研究进展

随着化石资源的日渐枯竭,生物质能源的开发利用日益受到关注。生物质可用于生产生物燃料和平台化学品,在环保和回收方面具有重要意义。乙酰丙酸酯作为一种高附加值的平台化合物,在能源、食品、医药等领域有着广泛的应用。介绍了乙酰丙酸酯的理化性质和用途,以及生物质制备乙酰丙酸酯的合成方法,对不同催化体系催化制备乙酰丙酸酯最新研究进展进行了综述,分析了各种催化剂的优缺点,并指出了今后乙酰丙酸酯研究的发展方向。     

5-羟甲基糠醛制备及其应用研究进展

5-羟甲基糠醛(HMF)被认为是最重要的生物质基平台分子之一,广泛应用于制备精细化学品、关键医药中间体、功能聚酯、溶剂和液体燃料等多功能化合物。目前,HMF的制备是生物质领域研究的热点,大量的研究使得制备HMF的原料和方法得到不断扩展。简单介绍了HMF的主要制备方法及其反应机理,系统综述了制备HMF的催化体系,包括催化过程中所使用的催化剂(无机酸、离子液体、金属氯化物、固体酸及其他催化剂)种类及制备HMF的溶剂体系。归纳了HMF重要衍生物的制备路径及应用,总结了目前研究中所存在的问题,并展望了未来的研究方向。     

内循环锥形流化床秸杆富氧气化技术研究

开发研究了适合软秸杆气化的富氧气化工艺及锥形流化床气化炉。在 6 0 0～ 82 0℃气化温度范围内 ,研究了催化剂 (CaO、NaOH)、流化速度、床层压降对煤气热值的影响 ,以稻草为原料在CaO催化剂作用下 ,煤气中的重烃含量高达 4 .81%。对内循环锥形流化床气化炉在秸杆气化过程中的稳定性和安全性进行了试验 ,研究结果表明 :采用内循环锥形流化床气化炉及富氧气化工艺安全、稳定 ,所产生的煤气具有焦油含量低、煤气热值高等特点