Microwave-assisted Pyrolysis of Swida wilsoniana Fruit Oil Soap for Preparing Renewable Hydrocarbon Fuel via Selective Decarboxylation

以光皮树果实油脂通过皂化反应获得的皂类为研究对象,利用微波裂解选择性加热优势开展皂类脱羧制备烃类燃料研究.通过气质联用等方法对裂解产物的分析表明,单纯钠皂微波裂解所得到液态产物一般都在皂类干质量的70％以上,裂解液态产物的密度为0.850～0.875 g/cm3,运动粘度为2.09 ～2.85 mm2/s,与柴油的性质基本相似.裂解液态产物中最高峰是十五碳烯,证实脱羧是皂类微波裂解的主要反应形式.     

微藻生物燃油开发的下游加工技术现状与发展分析

全生命周期评价认为沿用微藻生物质干燥、破壁、提油、转酯化工艺制备的生物柴油,其能量净产出为负值。把高含水率的微藻生物质通过厌氧发酵制备甲烷、制氢或者用于燃料乙醇的生产,被认为是目前可以获得正能量输出的可行方法,其中包含沼液中营养物质的循环利用。通过超临界水热裂解方法制备合成气、生物燃油或微藻生物质经过干燥后采用常规热裂解、微波辅助热裂解等方法制备生物燃油均被广泛试验,尽管所收集得到的藻类生物燃油高热值高于木质纤维素类裂解所生产的生物燃油,但是其含氮量、含氧量、稳定性都仍不符合液态燃料的要求。亚临界水处理高含水率微藻生物质可以实现低能耗脱水、提油、脱氮、多糖分离提取、藻油原位转化生物柴油等多重目的,是近期内最可能取得突破的微藻生物燃油下游加工技术。微藻生物质湿法酶解提油的反应条件比亚临界水处理方法更温和,可以很好地分离油脂、细胞色素、蛋白质以及多糖等微藻组分,实现高附加值的综合利用,是未来微藻生物质高效综合利用最有前途和最具挑战性的研发方向;而微藻油脂或其脂肪酸皂化物微波极化脱羧成烃技术产业化研究是微藻生物燃油开发迈向成功的关键所在。     

生物质微波裂解技术的研究进展

能源是人类生存与发展的物质基础,但是矿物能源资源的有限性、不可再生性及其利用所造成的环境污染,使人们越来越重视清洁可再生的生物质能源开发利用。生物质热化学裂解已引起了越来越广泛的兴趣,但微波裂解更具优势而备受关注。为梳理生物质微波裂解技术的现状和预测未来发展方向,综述了其研究进展。同时,着重介绍了微波加热的特点、机理、优势及应用,考察了微波裂解对不同原料的加工效果及其主要研究成果,综述了微波裂解气态产物和液态产物的特点、优势与应用前景。最后预测了生物质微波裂解未来的发展方向,主要包括寻求如海藻等高效低耗的生物质原料,开发更经济高效的转化技术和设备,探索有效的生物质催化裂解技术,开发高价值的生物油及其副产品等。     

微波辅助生物质焦炭诱导甲苯裂解和重整试验

选用甲苯模拟焦油芳香环物质,研究微波辅助生物质焦炭诱导甲苯裂解和重整反应规律、产物特性和焦炭变化。试验结果表明,焦炭对甲苯裂解有催化作用,微波环境易于甲苯裂解。甲苯裂解率和氢气选择性与温度正相关,750℃是适宜的温度选项,此温度下裂解率与氢气选择性分别为92.77%和91.94%,此后无明显变化。通入CO2促使甲苯重整制备合成气,700℃最高转化率92.03%和最大合成气收率91.30%均在CO2流量为80 m L/min时实现,H2/CO值随CO2流量的加大而降低直至0.22。通入CO2导致焦炭碳质量变化率增加,700℃最高达5.42%,此部分碳转化合成气,对合成气产率的贡献率最高可达15.40%。通入CO2可减缓积碳对甲苯转化的不利影响。     

废植物油脂与废聚乙烯塑料共裂解制备燃油研究

研究在高压反应釜中,利用Zr O2/Al2O3/Ti O2多晶泡沫陶瓷催化剂,催化废植物油脂与废聚乙烯塑料共裂解制备燃油。考察了温度、时间、催化剂添加比例、物料质量比等因素对废植物油脂与废聚乙烯塑料共裂解制备燃油的影响。得到适宜的制备条件为反应温度430℃、反应时间40 min、催化剂质量分数15%、物料质量比1∶1,在此条件下,液体产物产率为65.9%。GC-MS分析表明,裂解液体中饱和烃类产物峰面积比例接近100%,其中97.85%为直链烷烃,并初步推断了废植物油脂与废聚乙烯塑料共裂解机理。产物的部分燃料油性能测定结果表明,裂解燃油热值明显高于生物柴油与0号柴油,密度和运动黏度符合0号柴油的标准,冷凝点和冷滤点均优于生物柴油,低温流动性好。     

板栗壳热裂解动力学的研究

利用热重分析仪进行了板栗壳热裂解研究,升温速率选择5℃/min,10℃/min,20℃/min和40℃/min,反应终温为800℃,保护气为氮气,流量为30mL/min.研究发现,板栗壳热裂解共分4个阶段,随着升温速率的增加,TG曲线右移.同时,求解了板栗壳热裂解的动力学参数-活化能和频率因子,主反应区间二步反应的活化能分别为176MJ/mol和255MJ/mol,板栗壳热裂解反应机理符合Jander方程中的二维扩散、 =1/2的反应.     

流体食品微波杀菌工艺试验研究

与传统的红外线杀菌、巴氏杀菌相比,微波杀菌具有能量损耗小、加热迅速且直接的特点,用于食品杀菌可以达到保持营养与风味、卫生、安全及无污染的效果.以往对食品微波杀菌的研究多集中于固体或半固体食品,而对鲜奶等液态食品的连续流动杀菌的研究较少.为此,通过设计的流体食品微波杀菌试验装置,以水为试验介质,以微波功率为试验参数,以杀菌过程中的温升和流量为试验指标,得到微波杀菌参数之间的相互影响规律以及在给定流量下微波功率的大致变化范围,为液态食品连续流动杀菌设备的进一步开发研究提供了一定的理论依据.     

生物质热裂解技术的实验研究

以木为原料,利用从荷兰引进的旋转锥反应器闪速热裂解装置进行了热裂解试验。对热裂解产物的组成及反应的物质平衡进行了分析。结果表明：木热裂解产物由生物油,不可冷凝气体和木炭组成。其中,生物油成分复杂,低热值为１６５９５ｋＪ／ｋｇ;不可冷凝气体主要由ＣＯ,ＣＨ４,ＣＯ２,Ｈ２和Ｈ２Ｏ蒸汽组成。     

玉米秸秆等离子体热裂解液化实

采用山东理工大学自制小型流化床设备,利用玉米秸秆为原料进行了热裂解过程及生物油特性的实验研究.结果表明采用等离子体加热,整个反应器的预热时间大约为1.5 h,且反应过程中流化床内温度稳定,有利于生物质快速热裂解反应的进行.对反应产物--生物油热值特性作了分析,得出未经任何处理的生物原油的热值为18 066.62 kJ/kg,脱炭后热值低于脱炭前的生物油热值,其差值为3 446.71 kJ/kg,说明生物油中含有一定的固体炭.将脱炭后的生物油进行脱水处理后,测得生物油热值高出脱碳后生物油热值一倍左右.另外,玉米秸秆进行稀硝酸处理后,虽然玉米秸秆的热值降低,但裂解后生物油的热值有所提高,其热值差为913.74 kJ/kg.采用GC-MS分析得知,生物油是一种复杂的含氧有机化合物和水组成的混合物,也是导致其不稳定的主要原因.     

微波促进非均相催化生物柴油制备的研究进展

从非均相酸和碱催化转酯化反应的角度,综述了微波促进生物柴油制备的国内外研究进展。在微波辅助下非均相催化过程具有反应速率快、节能、环境友好、产物分离简便的优点。非均相催化剂以固体酸或者固体碱催化剂为主,反应在10～30min内完成,转化率与传统加热方式相当或者更高,所采用的固体催化剂具有可重复利用性。     

生物质热解生物油/柴油乳化燃料的制备与试验

制备了生物油/柴油乳化燃料并在柴油机台架上进行了试验.试验用生物油是在流化床反应器上对玉米秸秆粉进行热解试验获得的.将生物油与0号柴油以及适量的乳化剂混合,通过均质机均质,得到生物油/柴油乳化燃料.在ZS1110型柴油机台架上进行两种不同配比的生物油/柴油乳化燃料的发动机台架试验,得出了柴油机燃用生物油/柴油乳化燃料和纯柴油的负荷特性和排放特性曲线,并且对乳化燃料和纯柴油的油耗率和有效热效率进行了对比.研究结果表明:生物油体积分数为15%的生物油/柴油乳化燃料较纯柴油有明显的节油效果,最大节油率可达10%;NO、CO的排放也优于纯柴油的排放.     

生物质成型燃料燃烧挥发性有机物排放特性试验

以玉米秸秆、小麦秸秆、棉秆和木质4种生物质成型燃料为原料在生物质燃烧试验平台上,采用罐采样-GC/MS采集方法,研究分析了燃烧后烟气中的VOCs排放系数和组分,结果表明,4种生物质成型燃料的VOCs排放系数分别为0.447、1.111、0.601、0.104 g/kg,与散烧秸秆相比,成型燃料的VOCs排放系数仅为其50%;燃烧后VOCs排放组分占比最大的为卤代烃和酮,分别为49.8%和36.1%;4种生物质成型燃料燃烧VOCs排放总的臭氧生成潜势(以O3计)分别为4.792、25.737、9.598、4.502 g/kg,臭氧生成潜势比较高的化合物依次为:苯系物、酮、烯烃和卤代烃。     

生物质快速热裂解制取生物油的研究

阐述了生物质热裂解机理,介绍了生物质热裂解液化技术的工艺流程,对生物质热裂解液化技术研发现状进行了总结。以榆木木屑为原料,在自制的小型流化床上,开展了生物质快速热裂解制取生物油的试验研究。试验结果表明,粒径小于0.2mm的生物质粒径对生物油产率影响不大,最高生物油产率为43.93wt%,并指出了生物油的应用方式,为生物质快速热裂解液化技术的研究提供了参考。     

生物质转化为高品位烃类燃料研究进展

对生物质炼制制备汽柴油与航空煤油等烃类燃料的研究内容与最新成果进行了总结和分析。在生物油改质精制方面,描述了生物油加氢脱氧研究进展,介绍了催化裂化制备烯烃与芳烃产品的基本概念与研究进展。在生物质碳水化合物利用方面,介绍了生物质纤维素与半纤维素经水解单糖催化转化制备C5/C6烷烃、C8~C15长链烷烃的工艺路线与技术原理,列举了具有代表性的催化剂体系。在木质素利用方面,介绍了木质素催化解聚制备单环酚类化合物及解聚产物加氢脱氧制备烃类燃料的研究进展,同时指出在催化转化过程中需要解决的关键问题。     

基于载La半焦基催化的松木热解试验

采用浸渍法,以松木热解半焦为载体,制备了载La半焦基催化剂,利用自行设计的两段式生物质催化热解固定床反应系统进行松木燃料棒催化热解试验,研究不同重整温度下载La半焦基催化剂对生物质热解气、焦油、焦炭三相产物的影响规律。通过气体组分的变化、焦油FTIR谱图的变化以及催化剂SEM、XRD表征特性测试,探讨载La半焦基催化剂对生物质热解催化重整效果随温度的变化规律,并与无催化剂和以半焦为催化剂的催化性能进行对比。试验表明:催化重整温度为800℃、La负载量为6%时,半焦基催化剂性能较好,经载La半焦基催化剂催化重整后,松木热解气最高产率达到531 g/kg,焦油生成量最少,为90 g/kg;H2体积分数由650℃时的20.42%升高至850℃时的32.66%,相较于无催化剂和半焦催化剂条件,载La半焦基催化剂在800℃时H2体积分数明显高于无催化剂时的16.77%和以半焦为催化剂时的20.06%;焦油生成量降低趋势明显;经催化重整后,催化剂存在金属元素的团聚现象,活性组分La2O2CO3和La转化为La2O3,伴随着积碳、积灰堵塞催化剂表面部分孔道,催化活性有所减弱。研究表明,载La半焦基催化剂表现出较好的松木催化热解性能。     

国槐、海棠和向日葵农林废弃物热压成型工艺优化

为找出国槐、海棠和向日葵农林废弃物热压成型固体燃料最优成型工艺参数，为生物质固体燃料生产提供理论依据，通过单因素试验设计，研究了颗粒度、含水率、压力和温度对国槐、海棠和向日葵热压成型固体燃料密度的影响。同时利用Taguchi法分析了国槐、海棠和向日葵固体燃料的最优成型条件及各因素对燃料密度影响的主次顺序。研究结果表明，国槐、海棠固体燃料成型的最优条件均为颗粒度0.63～1.25 mm，含水率5%，温度130 ℃，压力100 MPa；向日葵固体燃料成型最优条件为颗粒度0.16～0.63 mm，含水率6%，温度140 ℃，压力120 MPa。在最优条件下，国槐、海棠和向日葵固体燃料的密度分别为1.153、1.111和1.108 g/cm3。颗粒度、含水率、温度和压力对3种物料固体燃料密度均有显著效果，含水率对国槐、海棠和向日葵固体成型密度的贡献率分别为69.06%、69.15%和53.72%，远高于其他因素的贡献率；压力（18.42%、11.99%和33.27%）次之；国槐、向日葵温度（7.54%、9.47%）较颗粒度（0.67%、2.01%）贡献率高，海棠温度（2.67%）较颗粒度（12.13%）贡献率低。因此，含水率是国槐、海棠和向日葵农林废弃物固体燃料成型的主要影响因素，实际生物质燃料生产中，必须注意含水率的控制。      

柠条生物炭结构与表征

生物质炭化过程结构变化可以通过有机元素含量和官能团加以表征。以柠条为试验对象，分析柠条生物质原料，以及分别在200、300、400、500和600 °C温度下炭化处理得到的生物炭中C、H、O、N和S共5种有机元素的含量变化，研究了生物炭有机元素在热裂解过程中的变化规律；分析原料和不同温度下生物炭官能团的组成，研究了热裂解温度对生物炭结构的影响。结果表明，随着炭化温度的升高，C元素含量增加，H和O元素含量均显著下降，N和S元素含量则基本保持不变，H/C和O/C物质的量比均下降。有机官能团的变化表明，随着炭化温度的升高，生物炭逐渐由线型多糖向稠环芳烃结构转变，最终形成类似于石墨烯的结构。      

柳桉快速热裂解炭改性制取多级孔道活性炭的研究

以柳桉快速热裂解制取生物油的固体副产物为原料,通过物理化学活化法,采用微波预处理和传统焙烧加热相结合的方式对其进行活化,改善其结构和表面性质。采用氮气物理吸附、扫描电镜、X射线衍射、热重分析和红外光谱等多种表征技术对活化后的生物炭进行表征。结果表明,活化后的生物炭具有丰富的微孔和介孔,形成了多级孔道结构,其中微孔比表面积占36%~48%。微波预处理结合N_2气氛焙烧活化的生物炭具有更高的比表面积,其值为1 224 m~2/g,这归因于微波均匀加热产生微孔和气氛焙烧进一步形成介孔的高效协同作用。此外,不同活化方式对生物炭的红外特性有着显著影响,经过活化后的生物炭表面含氧基团大量减少。活化后的生物炭热稳定性显著提高,有利于生物炭作为催化剂载体进行高值化利用。     

苦杏壳木醋液抑菌活性和化学成分分析

以苦杏壳为原料经热解制取木醋液,研究其抑菌活性和理化性质,为苦杏壳木醋液作为一种植物源抗菌剂的应用提供理论依据.利用干馏法,分别在90～170℃、170～370℃和370～500℃ 3个温度段收集粗质木醋液,并经过静置、木炭粉吸附杂质、过滤等过程得精制木醋液.结果表明,精制得率随干馏温度的增加而降低,其中170℃～370℃段产量最大、pH值最低、有机酸含量最高、抑菌能力也最强.GC/MS分析170～370℃段木醋液,主要化学成分为酸类、酚类、醛类、酮类、醇类、呋喃和酯类等.其中,乙酸含量最高,占总量的22.41%,其次为糠醛和苯酚.初步确定其抑菌活性物质为酚类、乙酸和糠醛.     

柴油/天然气双燃料发动机性能研究

对比研究柴油/天然气双燃料发动机的动力性、经济性和排放特性,为柴油/天然气双燃料发动机性能开发奠定基础。在YN33CRD2高压共轨柴油发动机进气歧管加装天然气燃料喷射系统形成柴油/天然气双燃料发动机,并利用自主开发的双燃料ECU控制器及双燃料控制策略进行柴油/天然气双燃料发动机进行控制。试验结果表明:在动力性方面,柴油/天然气发动机的动力性可维持纯柴油模式的原机水平,且经济性和整体排放性能得到了较大改善,天然气替代率最高可达到85%;在经济性方面,在双燃料模式下,发动机的有效燃油消耗率要低于纯柴油模式约3%~7%,且有效热效率要高于纯柴油模式约1%~3%;在排放特性方面,在双燃料模式下发动机的NOx排放和碳烟排放均低于纯柴油模式,但碳氢排放总量高于纯柴油模式,主要是由于天然气燃烧不彻底的特性导致的。综合来看,柴油/天然气双燃料发动机较纯柴油模式可具有较好的综合性能,具有较好的发展前景。