转锥式生物质热解机械系统的研制

该文介绍了转锥式生物质热解系统的组成和工作过程，该系统以自行研制的三锥齿缘式锥式反应器作为主反应器，设计了连续弯叠火管式热载体加热炉和热载体气力输送装置。在反应器温度550℃条件下，取农作物秸秆和木材等生物质原料各5 kg进行试验，加工平均耗时为1分38秒，生物质油得率为75.30%。该系统的研制和试验，为大型生物质热解系统的开发提供了依据。     

生物质快速热解反应条件对生物油成分的影响

在利用流化床快速热解生物质制取生物油的工艺基础上,对影响生物油成分的主要因素进行了分析：在生物质快速热解过程中,当热解温度、物料种类、催化剂、载气等参数发生变化时,生物油成分也会发生变化;生物质原料对于生物油的化学成分影响较大,而热解条件则对生物油化学成分的相对含量具有显著影响;可有针对性地选择反应条件及原料种类进行热解,以获得所需要品质的生物油.     

生物燃油/柴油混合乳化燃料制取参数的优化研究

为方便快速的寻找生物燃油/柴油混合乳化燃料的最佳超声乳化制备参数,将超声乳化燃料制取的实验数据作为样本数据,构建乳化燃料稳定性的人工神经网络预测模型。利用建立的非线性神经网络预测模型作为种群个体的适应度函数,建立混合乳化燃料制备参数的遗传算法寻优模型,通过遗传算法模拟自然进化过程随机、自适应搜索的方式确定乳化燃料生产制取的最佳乳化超声参数(超声波频率、功率、作用时间和矩形脉冲占空比)。按该参数进行试验,其试验数值与计算数值相符合。结果表明,运用混合乳化燃料预测模型及遗传算法优化模型能够准确设计出稳定性能较好混合乳化燃料制取的超声乳化参数,为混合乳化燃料的制备提供了一种新的优选方式。     

不同碱性添加剂和催化剂对稻草共溶剂液化的影响研究

以农业典型生物质（稻草）为原料,Na2CO3、K2CO3和FeHZSM-5为液化催化剂,考察了稻草在高温高压反应釜中的液化行为。实验重点考察了不同碱性物质与催化剂的添加对液化实验的影响,添加NaOH、KOH和催化剂在共溶剂和纯水溶剂液化的液效果对比以及NaOH、KOH和催化剂的添加对共溶剂液化产物性质的影响。反应在300℃下进行,碱性物质和催化剂的添加量均为1g。结果表明,碱性物质的添加能有效促进稻草在共溶剂中的液化反应,其中添加NaOH的乙醇-水共溶剂液化效果最好,使产物中油1相产率由38．64％提高到53．27％,转化率由85.31％提高到90．54％。通过对产物GC—MS结果对比表明,NaOH可以提高烷烃类物质在生物油中的比例,催化剂FeHZSM-5可以促进芳香族化合物的生成。     

轻馏分生物油催化酯化脱水提质研究

为了得到稳定的含氧液体燃料及较好分离糖类及其衍生物,以Amberlyst-36离子交换树脂为催化剂在100℃下对粗生物油进行酯化脱水提质工艺优化,考察了反应时间、催化剂用量以及正丁醇和生物油质量比(醇油比)对提质的影响,得到最佳提质条件为醇油比1.5∶1.0、15%的催化剂用量、反应时间4 h,此条件下提质油酸值从72.23 mg/g降为3.98 mg/g,水分从53.06%降为3.34%,热值由8.75 MJ/kg升高至31.50 MJ/kg。GC-MS分析显示生物油中不稳定酸、醛、酮转化为稳定含氧化合物,稳定目标产物酯、醇、醚GC含量占74.70%。接着进行老化实验,保存3个月,粗生物油黏度从3.21 mm2/s增加到48.24 mm2/s,极不稳定,提质油理化性质显著提高并保持稳定。最后将20.00 g提质油、30.00 g蒸馏水和30.00 g二氯甲烷进行充分混合,萃取分液,可以基本将糖类及其衍生物从提质油中分离出来,得到粗糖质量为1.24 g,糖类物质总GC含量为87.92%,其中丁基-β-D-吡喃葡萄糖苷占到75.28%。     

低温等离子放电与催化剂结合方式对生物油提质的影响

为提高生物油的提质效率,在HZSM-5及Ti/HZSM-5催化的基础上引入低温等离子体技术,分析等离子体协同催化(PSC)和等离子体增强催化(PEC)等不同结合方式对精制生物油产率、理化特性、化学组成及催化剂稳定性的影响。结果表明,Ti改性和等离子体放电使精制生物油产率逐渐降低,Ti/HZSM-5(PEC)催化所得精制生物油产率较低,生物油质量分数为13. 84%,但烃类物质的分布得到明显改善;而Ti/HZSM-5(PSC)催化所得精制生物油中烃类总含量略低,但高氢碳比产物相对含量达68. 89%,理化特性较优,高位热值达到36. 52 MJ/kg; PSC方法等离子体对催化剂表面的冲击作用较强,使催化剂结焦量相对较低,Ti/HZSM-5(PSC)的结焦量较低,积分面积仅为5. 24%,催化稳定性较高。综合而言,基于Ti/HZSM-5的催化作用,PSC方法优于PEC方法。     

碳基固体酸催化生物油酯化降酸工艺参数优化

为了降低生物油中羧酸类物质的质量分数,提高生物油品质,本试验采用碳基固体酸作为催化剂,对生物油进行催化酯化降酸提质。以乙酸为模型与甲醇反应,用单因素和响应面法优化生物油催化酯化反应条件,得出最佳工艺参数:反应温度100℃、醇酸比3.37、反应时间2.49 h、催化剂质量分数为5.26%,乙酸平均转化率为94.72%,在此条件下,分别用甲醇、乙醇、正丁醇与生物油进行催化酯化反应。结果表明:酯化后生物油中羧酸类物质转化成酯,酸值降低了82.82%~91.41%,降酸效果明显。且酯化后,生物油的密度降低、黏度减小、热值增加,提高了生物油作为燃料的品质。本研究可为生物油降酸提质提供参考依据。     

生物油改性制备低游离醛含量生物油酚醛树脂

通过对快速热裂解生物油进行羟甲基化处理,用于合成生物油酚醛树脂。为优化生物油酚醛树脂的合成工艺,在单因素试验的基础上,选取羟甲基化生物油苯酚替代率、甲醛/苯酚摩尔比、氢氧化钠/苯酚摩尔比以及尿素添加量为自变量,树脂游离醛含量为响应值,对生物油酚醛树脂的合成工艺进行优化。利用Design Expert 8.0.6.1 软件得到回归方程的最佳预测模型并进行响应面分析,确定树脂的最佳合成条件为:醛酚摩尔比为1.8,生物油替代率为5%,氢氧化钠/酚摩尔比为0.15,尿素添加量为9 g,整个试验过程中,酚的加入量均为1 mol,即94 g,其他各个原料加入量均是以酚作为基准的添加量。在较优的合成条件下,生物油酚醛树脂的游离醛含量为0.744%,低于常规酚醛树脂中的游离醛含量。     

生物质热裂解生物油精制的研究进展

生物质热裂解生物油的高含氧量、低热值和化学不稳定等特性在一定程度上影响了生物油的广泛应用,因此必须对生物油进行精制,以改善生物油的品质.该文从催化加氢、催化裂解、气相催化、水蒸气重整和乳化等方面详细阐述了生物油精制的研究进展,指出了生物油精制的发展方向,以期为生物油的应用提供参考.     

玉米秸秆在等离子体加热流化床上的快速热解液化研究

为了进一步研究生物质热解液化技术,寻找较为理想的生物油产率所对应的试验条件,设计制作了以等离子体为主热源的流化床热解液化装置,反应器的内径为52 mm,高1150 mm。以玉米秸秆粉为原料在不同温度、不同喂料速率下进行一系列的热解液化试验。试验结果表明：喂料速率在0.6～0.7 kg/h时,生物油产率较高;反应温度升高,生物油产率增高,但是当反应温度超过750 K时,产率反而随温度的上升而下降。使用色质联用仪(GC-MS)对生物油进行了成分分析,4种试验条件下制取生物油的主要成分均为乙酸、羟基丙酮、水、乙醛、呋喃等,试验条件不同各主要成分的相对含量有所不同。高含水量和含氧量降低了生物油的热值和稳定性,容易发生聚合反应,必须经过改性后才能应用。所采用的试验装置及试验方法亦可用于以其它原料获取生物油的研究。