益阳地区7种生物质热解动力学特性研究

采用热重分析仪对益阳地区7种生物质(玉米秸秆、花生壳、刺桐木屑、豆秆、稻壳、杉木屑和松木屑)的热解特性进行了热重实验研究,利用热重分析法,在氮气气氛下对7种生物质的热解行为特性和动力学规律进行了分析.实验结果表明:7种生物质的热解特性相似,热解过程可以用同一种模型描述.7种生物质在热解过程中可分为脱水解吸附干燥、快速热解和残余物缓慢分解等3个阶段.升温速率越大,热解速度越快.林业生物质的热稳定性大于农业生物质的热稳定性.     

不同木屑类生物质热解动力学与热力学参数研究

为实现生物质原料的能量回收,研究以杨木、水杉、椿木木屑为原料,在30~900℃的惰性气氛下,以10、20、30、40℃/min不同的升温速率进行热重试验,计算不同木屑类生物质热解过程中的动力学和热力学参数。动力学参数采用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)、Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)和Distributed-Activation-Energy-Mode(l DAEM)模型进行计算,并用主函数图法确定反应机理。结果表明:热稳定性从高到低依次为:椿木、水杉、杨木。3种方法计算杨木的热解活化能变化范围为139~157 kJ/mol,水杉为106~163 kJ/mol,椿木为147~200 kJ/mol;木屑类生物质主要反应机理为低转化率范围内三维扩散模型(D3)、高转化率范围内的R1和Avrami-Erofeev模型(A1,A2,A3,A4);3种木屑中,杨木的吉布斯自由能(ΔG)均值为149.57 kJ/mol,水杉为150.40 kJ/mol,椿木为162.84 kJ/mol。热解过程中的焓变(ΔH)均为正,熵变(ΔS)最小负值为71.07 J(/mol·K),最大正值为47.17 J(/mol·K)。研究为生物质热化学转化技术和开发提供了重要的基础数据。     

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。     

热重法研究木材热解反应动力学

本文应用热重分析法研究了木材热解过程，结果表明：１．失去水分后的试样木粉，α－纤维素热解反应分两阶段进行，克拉松木素热解反应只有一个阶段，２．热解反应的表观活化能α－纤维素〉试样木粉〉克拉松木素，在低温阶段热解时α－纤维素表以活化能远大于试样木粉，而在高温阶段热解时α－纤维素和试样木粉反应表观活化能基本相同，３．试样木粉和α－纤维素各阶段反应级数均为１，克拉松木素的热解反应级数因树各种的不同而有较     

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.     

生物质热解液化的回顾与展望

回顾了生物质热解液化的发展过程以及当前的国内外状况,总结归纳了当前国内外典型的热解反应装置,并指出流化床工艺由于自身的优势而逐渐成为应用最多的工艺。进而对生物质热解液化技术进行展望,指出当前存在的问题并给出改进建议。     

生物质热解液化产物制备酚醛树脂研究进展

在介绍热解制备富含酚类物质液化产物的生物质原料的基础上,综述了快速热解油、真空热解油、高压热解油、常压苯酚液化产物、木质素酚解产物及生物油抽提分离产物等生物质热解液化产物制备酚醛树脂及其应用现状,并指出了生物质热解液化产物替代酚类化合物制备酚醛树脂存在成本较高、反应活性较低、尺寸稳定性较差等问题,利用造纸黑液木质素与树皮制备酚醛树脂将成为重要方向。     

软木的热解特性和热动力学研究

软木是一种天然多孔性绿色材料,具有吸音减震、隔热保温、滞火阻燃、耐酸碱、不易老化、富有弹性、无毒无味等一系列优良特性。由于它所独具的各种特性,特别是软木的热学性能,使其在工业生产与人民日常生活中都有广泛的应用。本文通过热重分析仪来研究软木的热学性能,在实验温度从303~873K的范围内,对产自湖北和云南的2种软木的热解过程进行了分析。结果表明:软木热解过程分为4个阶段,热解过程与化学成分的热解过程相一致,513~693 K是试样热解的主要阶段。根据热分解速率方程,获得了软木的动力学参数——频率因子A和活化能E,最后得到软木的热解动力学方程。     

生物质固体废物热解炉的研究开发

生物质能的开发和利用可缓解当今常规能源短缺和环境污染所带来的压力,热解气化技术可以大大提高生物质能的利用效率.在目前,一般生产可燃气的民用型生物质热解炉主要存在下述问题:产气率低、热值低、焦油含量高、可靠性低、运行参数待优化、燃气安全性低、环境污染等.为克服这些问题,通过热解炉模型试验研究,优化现有生物质热解装置工艺的结构及非结构参数,以提高其热解产品的产量和质量,降低生产成本.     

转锥式生物质热解液化装置的实验研究

介绍了自行研制的转锥式生物质闪速热解液化装置原理及结构,并以玉米秆作为实验材料,详细说明了该装置热解液化生产生物质油的过程及相关工艺参数。     

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。     

竹材热解动力学的研究

利用热重分析(TG)仪,在氮气的氛围中,加热速率分别为5、10、20、30和Fa40℃／min．热解温度40～500℃下,对竹材不同部位的外、中、内三层热解过程进行了研究。不同形状大小竹材的热解实验表明,传递现象对实验结果的影响很小。TG结果表明,竹材热解可认为是两步的反应过程。通过假设竹材热解反应的反应级数,对TG实验数据回归关联,根据回归线性相关度,筛选合理的反应级数,建立竹材热解动力学模型。计算结果发现,热解反应级数与加热速率有一定的关系,一般为1．5或2级;热解反应的表观活化能和频率因子呈现很强的规律性。     

金属离子催化生物质热裂解规律及其对产物的影响

在红外辐射热裂解实验装置上研究了K^ 和Ca^2 催化纤维素热裂解规律及其对热裂解产物分布的影响。结果表明,中温条件下两种金属离子的催化作用主要都发生在固相中．仅有极少量进入液态或者气态产物空间,该特性为制取环保液体燃料提供了保证条件。从总体上讲,两种金属离子对热裂解过程的催化作用比较相似,在促进焦炭和气体产物生成的同时阻碍了生物油的产生。但是,经由催化脱水过程,生物油有机成分氧含量降低,品质得到了部分提高。分析其催化机理,K^ 有利于裂变和歧化反应,促进乙醇醛、乙醛以及低相对分子质量醇基、醛基、酮基化合物的生成;Ca^2 则强烈地影响单糖碎片的重整和异构化过程,促进呋喃类和杂环衍生物的生成。这一催化选择性为热裂解采用合适的条件和工艺,有目的地选取特定金属盐来优化产物的生成提供了基础。     

木质原料催化气化机理和动力学研究(英文)

论述了以水蒸气或空气作气化剂将木屑和催化剂混和的气化反应,在实验室固化床反应器内完成全部研究工作。试验结果表明：以空气作气化剂时,ＣａＯ是一种最适宜的催化剂,以水蒸气作气化剂时,组合催化剂为最有效,依次为Ｋ２ＣＯ３ 、ＫＯＨ、Ｎａ２ＣＯ３ 和ＮａＯＨ。催化气化的反应速率常数和反应温度间关系符合Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ 公式。确定了适宜的催化剂用量。当气化反应温度为６２０ ～８８０ ℃时,催化气化反应速度比未加催化剂的快２ ～１４ 倍。此外,建立了反应速率、反应温度和催化剂用量间的方程式。该方程式可用来计算已知反应温度和催化剂用量条件的气化反应速率。反应速率的实际测定和计算值平均误差为４－３８ ％ 。     

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。     

生物质流态化气化技术研究

论述了在锥形流态化气化炉内，对生物质原料进行气化和催化气化的工程化应用试验研究。研究结果表明：麦草原料气化所产生的煤气热值比稻草和稻壳都高，木屑气化所产生煤气热值最高，非催化气化条件下，流化床气化产生的煤气热值比下吸式气化炉产生的煤气热值提高40％左右；催化气化试验发现，CaO能明显提高煤气热值、降低C0组分，Na2CO3催化气化能提高气体H2的含量。但是对气化产生的气体热值，流态化空气气化中，在710℃以下低温时，无明显的影响，当温度达到800℃时，添加催化剂能明显提高气体的热值。     

木材热分解动力学的研究

用ＴＧ－ＤＴＡ热分析联用技术测定了４种常用木材的ＴＧ－ＤＴＡ－５曲线，并用热动力学方法处理的ＴＧ曲线，获得了相应动力学参数。发现各种木材在干燥阶段和煅烧阶段的热性质大致相似，而炭化阶段的热性质则因木材人化学组成不同而有较大差异。     

松香催化加氢本征动力学研究

以脂松香为原料，RaneyNi为催化剂，200#油为溶剂，在150-180℃和氢压4-7MPa的条件下进行了松香催化加氢的本征动力学研究，根据实验结果筛选出合适的反应模型。即为吸附在催化剂表面上的氢分子和枞酸型树脂酸分子间的反应，产物二氢枞酸型树脂酸的脱附为速度控制步骤。