生物质热解液化技术研究现状及展望

生物质热解液化技术是把低能量密度生物质转化为高能量密度液体产物的一种新型生物质能利用技术。该技术很大程度上能缓解当今社会的能源危机以及环境污染，是人类开发可再生资源的一种非常有效的途径。本文简要介绍了国内外对这一技术的研究及其进展。     

香樟木屑真空热解蒸气催化前后产物对比分析(英文)

在两段式反应器上开展了对香樟木屑真空热解蒸气的在线催化提质研究。对比分析了催化前后各相产物产率和气体组成的变化,以及催化前后液相产物理化特性和化学组成。结果表明,催化后液相产物产率降低,但生物油出现分层,上层为油相,下层为水相。油相的H/C物质的量之比、pH值和高位热值(湿基)分别为1.712、4.93和37.15 MJ/kg;油相中烃类和轻质酚类等目标产物含量明显增加,而酸类、醛类和酮类等具有腐蚀性和不稳定性的化合物含量则显著降低,燃料品质较生物原油有显著提升;水相中仍含有少量腐蚀性和不稳定化合物,但其干基的高位热值达32.98 MJ/kg,除去水分后亦可将其用作替代燃料。热解蒸气中非目标产物在HZSM-5分子筛的活性位点上发生转化反应生成期望化合物,各类反应遵循碳正离子反应机理。     

生物油重质油醇类添加剂提质研究

通过加入不同质量分数(5%~25%)的甲醇、乙醇、辛醇及其混合醇对松子壳热解重质油进行提质研究,考察醇添加剂对重质油理化特性影响及其存储稳定性。研究发现加入醇添加剂超声处理后能显著降低重质油的粘度、含水率和p H值,并提高其热值;同时使多环芳烃、酮类等物质含量降低,脂肪烃、芳香烃等含量增加。混合醇处理重质油的品质更好,存储56 d后性质仍较稳定,粘度和含水率随储存时间延长稍有增加。加入甲辛醇56 d后重质油的粘度为980 m Pa·s,含水率为21.02%,增长速率仅均为原始重质油的一半;且添加量越高,油的热值越高,添加量25%时热值为32.66 MJ/kg。但从热重分析发现甲辛醇添加量为20%时燃烧性能最好,其燃烧段的失重速率最大并且燃烧后的灰分最少。     

乳化剂及助乳化剂提高生物油/柴油乳化性能

为了研究乳化剂和助乳化剂对生物油/柴油乳化性能的影响,利用非离子复配表面活性剂,宏观上以乳化油的稳定性和吸光度比值K为观测对象,微观上以乳化油滴的平均粒径和粒径分布为观测对象,着重研究了乳化剂种类、亲水亲油平衡值HLB值、乳化剂用量、助乳化剂种类、助乳化剂含量等对生物油/柴油乳化油稳定性的影响。试验结果表明：用失水山梨醇单油酸酯和聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯作为混合乳化剂试验效果最好,乳化油的稳定时间最长,达到17 d,吸光度比值K最小,为1.11,稳定性最好。HLB值的最佳范围为5.0～5.8。乳化油生产中,较合适的乳化剂加入量为5%。使用正辛醇和甲醇做助乳化剂可提高乳化油的稳定性,考虑到助乳化剂成本因素,使用甲醇做助乳化剂更适宜。助乳化剂甲醇含量为20%时乳化油稳定性最佳。随着时间推移,乳化油会经历分层、絮凝、聚结与破乳过程。该文可为生物燃油的产业化开发和应用提供参考。     

生物质液化燃油的可利用性及转化技术

随着我国经济的飞速发展,特别是汽车工业的发展,石油资源的短缺逐渐成为制约经济持续发展的瓶颈。积极探索能够替代石油的能源及其生产技术必将具有深远的意义。我国地域辽阔,生物质资源丰富,但是其利用率却很低。为此,提出了生物质转化技术—热解的改进方法,其关键点在于能有效地从生物质中提炼出特性较好的生物质油,产物经适当处理后可作为内燃机燃料。     

La改性MCM-41在线催化提质生物油研究

选取油菜秸秆为试验原料,采用浸渍法对MCM-41分子筛进行不同负载量的La改性,利用La/MCM-41分子筛在两段式反应器上进行生物质真空热解在线催化提质制备生物油的试验研究。通过XRD、SEM、Py-IR等方法对MCM-41分子筛进行了表征分析,研究了金属La的引入对生物油有机相理化特性的影响。结果表明,经La改性后的MCM-41保持了载体高度有序的六方型结构,且La/MCM-41表面B酸和L酸的酸量进一步增强;La/MCM-41分子筛能有效降低生物油有机相中酸、醛、酮类等物质的含量,提高烃类物质的含量;当La负载量为5%时,生物油有机相产率增加到18.83%,p H值显著提高并趋向中性,有机相热值高达33.69 MJ/kg,有机相中烃类物质相对峰面积达到34.59%,且以单环芳香烃为主。     

La/P/Ni改性分子筛催化裂解生物油模型化合物

为研究不同分子筛催化剂对生物油催化裂解特性的影响,该文采用稀土元素La、非金属元素P以及活泼金属元素Ni对ZSM-5分子筛催化剂进行改性,在连续式固定床反应器中对乙酸乙酯、二丙酮醇、糠醛和愈创木酚等生物油模型化合物进行催化裂解试验,进而对比HY、HZSM-5、ZSM-5催化剂以及改性后ZSM-5催化剂对模型化合物的催化裂解反应特性以及脱氧效果。试验结果表明:在反应温度为400℃、反应质量空速为4/h条件下,经La/P/Ni改性ZSM-5分子筛催化剂,模型化合物有机相收率提高,结焦率下降;HY分子筛所得有机相收率最低,结焦率最高。模型化合物各组分裂解难易程度由易到难为二丙酮醇乙酸乙酯糠醛愈创木酚;改性后ZSM-5分子筛使组分单一转化率和总转化率均出现下降;HZSM-5分子筛作用下,反应转化率达到最高。模型化合物催化裂解脱氧产物以芳香烃为主,经La改性ZSM-5分子筛作用后,其芳香烃选择性较ZSM-5略微上升;P和Ni改性后,芳烃选择性下降;HZSM-5对于芳香烃选择性最高,达7.36%;HY对于芳香烃选择性最低,仅为3.15%。通过液体产物组分分析进一步探讨模型化合物反应路径,从而为生物油的催化裂解提供一定的理论基础和科学依据。     

傅里叶红外光谱技术在生物质能源研究中的应用

傅里叶变换红外光谱是灵敏度高、波数准确、重复性好,用以确定分子组成和结构的定性和定量分析技术。主要对傅里叶红外光谱技术在生物质固体燃料、生物质热解、生物质液化等研究中的应用进行分析和阐述,介绍了傅里叶变换红外光谱及其联合分析技术的应用。     

流化床系统参数对生物油产率的影响

为了进一步探明流化床系统参数对生物质热裂解产物生物油产率的影响规律而进行了热裂解液化试验。该研究以玉米秸秆为原料,采用山东理工大学研制的以氩气等离子体作为主热源的生物质快速热裂解液化流化床试验装置,以输入功率、氩气流量、压差和进料率为试验因子,生物油产率为试验指标,采用二次正交旋转组合的方法进行试验。并对试验结果利用Rada软件分析得出热裂解生物油产率的二次回归方程及该试验条件下生物油得最大产率的参数组合,即当输入功率为38.5 kW,氩气流量为2.0 m3/h,压差为200 mm,进料率为0.87kg/h时,最高生物油产率为58.45%。在试验条件下,可得压差和进料率是影响生物油产率的主要因素,而输入功率和氩气流量对其产率的影响相对较弱。     

流化床藻类生物质快速热裂解试验

为实现藻类生物质资源的综合利用,该文选取藻类生物质中的马尾藻进行热重分析,并在自行设计的小型流化床上进行快速热裂解试验,分别研究了马尾藻热解过程及热解产物的产率随温度的变化规律。结果表明,随着温度的升高,热解经历了3个阶段：预热解、快速热解、慢速热解,并且由于多糖、蛋白质等物质热稳定性的不同引起马尾藻在快速热解阶段出现两个失重峰。在快速热裂解试验中,选择450、500、550、600℃ 4个反应温度对马尾藻的热裂解规律进行了研究,主要考察了不同反应温度对热裂解产物收集率的影响。研究发现残炭的产率随着温度的升高而降低,而热解气的产率则随着温度的升高而升高,生物油的产率随温度变化先升高后降低,在550℃左右时产率最高,约为30.5%,这为马尾藻快速热裂解制油的推广与工业利用提供参考。