预处理技术在生物质热裂解中的应用

生物质能源是一种新型绿色可再生能源,对其开发利用已成为国内外研究热点。笔者综述了预处理技术在生物质热裂解领域中的相关应用及发展现状,重点分析比较了物理预处理、化学预处理及生物预处理等技术对热裂解产物的影响,归纳总结了生物质热裂解预处理技术的发展趋势,即根据生物质的物化特性和热裂解目标产物来选用不同的预处理方式。     

生物质热解气化产物中焦油的催化裂解研究

采用东北杨木屑为原料,在固定床二级催化裂解反应器上,试验了不同产地白云石催化作用下的焦油催化裂解过程,并对裂解温度和催化剂类型、反应停留时间等参数对焦油转化效果和热解可燃气的影响进行了分析。实验结果表明:裂解温度越高、停留时间越长、焦油的裂解效果越好,裂解温度达到1 000℃时,焦油的催化裂解率达到98.99%,不同产地白云石的催化裂解效果是有明显差异的,陕西产白云石在裂解温度900℃时裂解率达到95.14%。决定白云石催化裂解效果优劣的最重要的因素是白云石煅烧处理后比表面积的大小,比表面积越大,催化效果越好。要想得到好的焦油裂解效果,须选择高比表面积的白云石。     

熔盐裂解液化生物质的研究

为了考察熔盐组成、原料种类和裂解温度等因素对生物质裂解液化的影响,在自行设计的反应器中进行了实验研究。结果表明:纤维素在ZnCl2中液化,生物油得率最高,为35%;在66%(物质的量分数)KCl-CuCl中液化,生物油中水分含量最低,为21%;硝酸盐不适于生物质液化反应,生物油得率为零。以纤维素为原料的生物油得率高于以水稻秸秆为原料的生物油得率,而且生物油中的水分含量较低,说明含纤维素较多的生物质原料更适于裂解液化。热裂解反应受温度影响较大,生物油得率随温度升高呈先升高后降低的趋势,存在一个较优的温度,对纤维素原料而言在530℃左右,水稻秸秆在450℃左右。采用FT-IR和GC-MS对生物油进行初步分析,生物油成分比较复杂,其中呋喃类物质占有较大比例。     

生物质的裂解及液化

综述生物质热化学加工技术中的裂解和液化最新研究进展及裂解、液化产品的改性方法,并预测了今后的研究方向。     

对伞花烃催化裂解反应及其产物成分分析

通过GC和GC-MS手段分析和鉴定了对伞花烃原料及其催化裂解产物（累计500h）的成分，从裂解产物中发现超过20种化合物，如：4-甲基丙苯、3-甲基-2-戊烯、2-甲基-2-已烯、邻伞花烃、间伞花烃、1，4-二甲苯、对Mong烷、1，2，4-三甲苯等，分析结果显示，裂解主产物甲苯和剩余原料对伞花烃的总相对含量约为90%，其它副产物的相对含量约为10%。并讨论了对伞花烃催化裂解反应过程。     

生物质焦油催化裂解催化剂的研究进展

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。     

竹材居里点快速热裂解研究

利用JHP-5型居里点裂解仪,在358、445、590和670℃4种居里点温度下快速热裂解竹材,通过GC-MS在线分析裂解产物。结果表明竹材居里点裂解液相主要产物为糠醛和酚类物质,其中445℃时2,3-二氢苯并呋喃的相对含量多达21%,并且液相主要产物的相对含量随温度的提高呈现先增后减的变化规律,裂解温度为445~590℃更利于液相产物的生成。裂解机理分析得知糠醛是由纤维素和半纤维素裂解产生,而酚类物质则来源于木质素。     

介孔材料催化酯化油脂裂解产物的研究

通过水热合成制备了S2O28-促进的含锆介孔分子筛S2O28-/ZrO2-MCM-41,通过模型反应获得了对酯化反应具有较高催化活性的催化剂制备工艺条件,结果表明:在550℃下焙烧3 h的介孔分子筛,具有较高的催化活性,且在甲醇用量与热解油质量0.3∶1的条件下,催化剂可重复使用3次,酯化率仍保持85%以上。通过XRD,N2吸附脱附以及FT-IR表征了催化剂结构,将该催化剂用于油脂裂解产物的三相催化酯化实验研究。结果表明:酯化处理可将桐油裂解油中羧酸转化成酯,有效降低羧酸含量,在降低了酸值的同时还增加了燃烧热值,提高了燃料油品质。     

生物质催化转化制备生物基航空燃料的研究进展

生物质催化转化是制备高品质生物基航空燃料和解决能源危机的主要途径,本文从现有的生物基航空燃料的制备方法出发,从适应需求的原料和技术路线的角度,概述了油脂、木质纤维、糖类等不同的原料所需的技术路线和催化体系,以及加氢脱氧、费-托合成、羟醛缩合、烯烃齐聚等不同技术路线所用的催化剂,同时对反应条件以及反应机理进行优化和探索,并指明催化转化过程中存在成本高、工艺和转化机理复杂(高温和高压)、H₂用量高、目标产物的选择性较差以及催化剂失活等问题。最后,针对各种原料、技术路线的优缺点以及面临的问题,提出了建议并展望其未来发展方向。     

地沟油热裂解制备燃料油的研究

为了实现地沟油的有效回收利用,采用热裂解和催化酯化工艺制备了地沟油生物燃料油,并把制得的燃料油与0#柴油调合进行台架试验测试。结果表明:通过热裂解反应,油品的物质组成发生了变化,热裂解油主要组分为C10~C18的烷烃、烯烃和羧酸等,其中烃类质量分数占64%。裂解油再经过催化酯化反应,油品的燃料性能进一步提高,所制得的生物燃料油性能如下:酸值0.29 mg/g,黏度2.58 mm2/s,热值为44 MJ/kg,冷凝点-7℃,冷滤点-3℃,各性能都符合国家生物柴油标准。台架试验测试混合燃料的动力性能和排放性能,数据表明地沟油生物燃料油对于柴油机动力性能影响甚微,排放尾气环保性能更优。     

生物质热解动力学的研究

对木屑在不同的升温速度下的热解反应动力学进行了研究。测试结果表明：不同的升温速度使生物质的热解反应机理和过程发生了变化。在4．2和40℃／min的升温速度下，两反应的TG-DSC-T曲线有相似之处，均出现明显的吸热峰，而在390℃以后，升温速度为4．2℃／min时，热解反应动力学模型已经不能用传统的数学模型表示，其反应速率与升温速度显示了一个线性关系。40℃／min升温速度时，在385—490℃拐点范围内，亦不能用通常使用的数学模型公式描述；在490—700℃的范围内，用数学模型可以表示，且线性回归的相关性很好。其反应活化能为29．53kJ／mol，大大低于人们通常试验的数据(一般为70—110kJ／mol)。10和20℃／min的升温速度时，其热解反应TG-DSC-T曲线相近，且它们的反应动力学数学模型基本符合传统的表示方法。研究表明，不同升温速度决定了反应的过程。研究结果可以推论，快速热解反应的机理将不同于人们通常描述的步骤进行，相应的反应活化能这一重要的物理参数会发生很大变化。     

生物质热解半焦炭的反应性研究

建立了一种新的快速等温测定半焦炭 -CO2反应性实验方法.在800 ℃下分别测定由落下床得到的生物质快速热解半焦炭和由钢甑得到的生物质慢速热解半焦炭与CO2气化反应的速率常数,以此作为半焦炭反应性的评价指标.作为对比研究,同时测定了木炭、石油焦和冶金焦的反应性,并考察了半焦炭比表面积和反应性的关系.实验结果表明,改进的等温测定半焦炭 -CO2气化反应性实验方法具有快速、简便的优点,能准确反映半焦炭反应性变化的趋势.生物质热解半焦炭具有良好的反应性,是优质的气化和燃烧原料.在实验温度范围内,生物质半焦炭的反应性随热解温度的升高而呈增大趋势.生物质半焦炭的比表面积也随着热解温度增大而呈增加趋势,但增幅不大.     

生物质的快速热解

生物质的快速热解是一种新型生物能源转化技术。其主要产物生物油可以取代传统矿物能源作为燃料，也可作为原料合成具有特殊用途的化工产品。本文主要介绍了快速热解的基本原理与技术特征，介绍了不同类型反应器的结构特征，总结了反应工艺要求，综述了生物油的潜在应用领域。以实际废弃木材的快速热解说明了该技术在污染生物质处理中的潜在应用。     

栀子黄色素与金属离子效应的研究

本文报导了从栀子(Gardenia jasminoides Ellis.)果实中提取的黄色素与铁、铜、锡和铝等金属离子的效应。研究表明,栀子黄色素与铁、铜离子反应后,色素的共轭双键发色基团破坏,栀子黄色素退色;与锡、铝离子反应后,生成黄色络合物,增加了吸光度,保持鲜艳黄色。这在提制和使用栀子黄色素时,应注意它们的不同效应。     

生物质产业发展与林产化工

现代生物质产业是在化石能源逐渐枯竭、全球变暖、环境恶化的形势下产生的利用可再生的生物质原料，通过工业性加工转化，进行生物基产品和生物质能源生产的一种新兴产业。林产化学工业在生产原料、加工工艺和产品方面都和目前提出的生物质产业有着密切的关联，要从发展生物质产业这一战略目标出发来审视和考虑林产化工相关领域的研究和开发工作，加强林产化学加工工程学科和重点实验室建设，加强人才培养，为生物质产业发展服务。     

金属离子对纤维素酶制备的影响

在纤维素制备过程中,Ｃ＾２＋,Ｃｏ＾２＋,Ｆｅ＾２＋,Ｍｇ＾２＋,Ｍｎ＾２＋及Ｋ＾＋等金属离子对纤维素酶的合成均有一定的影响。金属离子过量或不足都会降低酶产率,在此基础上提出了纤维素酶制备的产酶培养基中较适宜的金属离子组成。     

泡桐生物量的研究*

本文通过对1－8年生兰考泡桐生物量的研究，揭示了各器官之间的内在联系以及变化规律；泡桐各器官生物量与（－／D1.3^2H)有密切相关关系；树干生物量向上呈递减趋势；在中、幼龄阶段、细枝所占的比例较大，其次为中枝、大枝，6－7年以后大枝最重，其次为中枝、小枝；在树根生物量中，根桩所占的比例最大（40％－60％），各级根系生物量随树龄而异，树龄增加，较粗的根占的比例增大，而直长4cm以下的根呈减小趋势，全株各器官生物量3年生前顺序为：根＞干＞叶＞枝；3年生后为：干＞枝＞根＞叶＞花＞果。     

木质原料热解及活性炭结构的研究

以椰壳为代表原料进行热解研究，用热重分析法分析了椰壳热分解的机理。与一般木质原料一样，椰壳也是由半纤维素、纤维素和木质素构成，椰壳中的半纤维素的分解温度在200～260℃，纤维素的分解温度在260～295℃，木质素的分解温度在295～320℃。本研究还探讨了椰壳炭的孔结构参数，炭化温度425～720℃，其微孔容积为0．124～O．222mL／g，并用扫描电子显微镜观察了椰壳炭的表面形貌，椰壳在热分解时，细胞壁分解形成了微米级的大孔，并保留了椰壳的纤维状结构。采用离子发射光谱，分析了椰壳炭的微量元素组成，主要有铝、钡、铁、镁、钙、硅等。     

竹材热解特性研究

主要研究了竹材在快速热解与常规热解下液相、固相及气相产品的得率差异。快速热解下升温28℃／s，停留时间0．76s，温度500℃，液相产品竹焦油得率为48．5％，主要组分为2，6-二甲氧基苯酚和2-甲氧基苯酚（愈疮木酚），在常规热解下升温速率1℃／min，温度500℃，液相得率为30％（包括水），组分主要为乙酸。在常规或缓慢热解中，固相产物，炭的微孔结构中，当热解温度低于550℃的情况下，主要孔径在6．0-22．0nm，当热解温度在650～750℃，主要孔径〈2nm。