生物质与塑料共热解协同作用研究

利用固定床反应器研究了木屑与低密度聚乙烯(LDPE)共热解时的热解行为,并以木屑、LDPE单独热解为对照,考察了热解温度对共热解行为的影响,结果表明:木屑与LDPE共热解可以提高液体产率,当热解温度为600℃时液体产率达到最大值56.84%,比理论值高6.44个百分点。通过GC-MS对生物质与LDPE共热解液体产物组成进行了分析,发现共热解产生的生物油组分主要为脂肪烃、醇类及酚类,共热解过程中还生成了某些特定组分,如十一醇、庚烯醛等含氧长链化合物,这是生物质与LDPE共热解时自由基相互作用的产物。通过热重-红外联用实验研究了木屑与LDPE共热解的协同作用,结果发现:共热解时最大反应速率温度为490℃,相比LDPE单独热解时的512℃降低22℃;木质素裂解过程中产生的羟基自由基会与LDPE裂解产生的小分子产物结合形成十一醇、辛基苯酚等物质,而纤维素热解过程中生成的呋喃类、醛类会与LDPE裂解产生的CnHm分子结合形成2-丁基四氢呋喃、庚烯醛、十二醛等物质。     

生物质与废塑料/橡胶共热解研究进展

作为唯一可再生的“碳质”资源,生物质被认为是传统化石燃料的重要替代品。生物质热解产生大量的高氧化合物,热解油的低成本脱氧是阻碍生物质转化为液体燃料过程商业化最具挑战性的任务。塑料/橡胶的广泛应用和持续需求导致了塑料垃圾的积累。塑料/橡胶不可生物降解或难以降解,对人类健康和环境造成严重影响。塑料/橡胶是石油衍生产品,具有生产液体燃料和/或高附加值化学品的潜力。与生物质相比,塑料/橡胶具有较高的H/C比和较低的O/C比,可作为供氢剂,为生物质热解提供氢源。为了解决塑料/橡胶废弃物的污染和生物质热解油含氧量高、稳定性差及热值低等问题,生物质与塑料/橡胶共热解被认为是生产高品质液体燃料/化学品中较有前景的技术。与生物质单独热解相比,生物质与塑料/橡胶共热解不仅可有效降低反应活化能,还可一定程度上实现初级热解产物的脱氧,以制备高品质的液体燃料。笔者综述了塑料/橡胶与生物质共热解技术的发展现状和研究进展,阐述了共热解反应机理,即自由基相互作用机制,总结了沸石分子筛、介孔分子筛、金属氧化物和双催化剂对共热解行为及其产物的影响规律。最后结合国内外研究现状,对扩大研究规模、多组分混合共热解、共热解催化剂...     

新鲜生物质催化热解特性的研究

采用TG/DTG/DTA技术考察了新鲜小麦秸秆(WS)和玉米秸秆(CS)以K2CO3、Na2CO3、ZnCl2和CaO为催化剂时的热解特性,分析了新鲜生物质的热解特性,催化剂种类及用量对新鲜生物质热解特性的影响。结果表明,新鲜生物质的热解特性优于存放一定时间的生物质;加入催化剂后新鲜生物质的热解挥发分在不同温度区间重新分配,主要热解区间向低温推移,生物质的热解挥发分产率增加;其中CaO对于提高热解挥发分产率最有利;K2CO3和Na2CO3对生物质热解特性的影响规律一致;随着K2CO3用量增加,热解挥发分产率增加,起始热解温度向高温推移,主要热解区间温度降低,K2CO3用量为10%～15%时对生物质的热解最为有利。     

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.     

生物质热解挥发分析出及动力学特性研究

采用热重分析仪研究稻壳、松木屑和玉米秸秆在热解终温600℃下的热解过程,并运用TG-FTIR研究其热解过程中挥发分气体的析出规律。结果表明:随热解温度升高,其热解反应固体残余率逐渐减少,产量具有较为明显的差异:稻壳(41.8%)玉米秸秆(29.3%)松木屑(20.8%)。有机气体在FTIR图谱中主要集中在1 000~2 000cm~(-1),醛类和酸类是吸光度峰值最大的气相产物。生物质热解油的主要形成阶段主要集中在300~520℃,为增大生物质热解油产量,最佳制油温度应控制在450℃左右。分别运用DAEM和F-W-O法对10、20、30、50℃/min下松木屑的热解进行动力学计算,求解的平均活化能分别为144.92kJ/mol和146.01kJ/mol,当转化率达到0.70时,对应的热解温度为450℃左右。     

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。     

Coats-Redfern积分法研究生物质与煤单独热解和共热解动力学特性

采用Coats-Redfern积分法对生物质与煤单独热解和共热解过程进行动力学特性分析,考察了升温速率与反应级数在生物质与煤单独热解和共热解过程中对活化能的影响。结果表明,原料失重率在5%~80%的温度区间内,反应级数越高,反应温度越低,升温速率对热解积分曲线的影响越大,且随着升温速率的增加,热解积分曲线逐渐向高温区平移;在相同的温度段内选择不同的反应级数时,生物质热解积分曲线都可以呈现较好的线性关系,尤其是稻壳,选用的反应级数对拟合的结果影响不大;煤单独热解及煤与生物质共热解过程中,反应级数对拟合的结果影响比较明显,在较高反应级数时数据拟合程度都比较高,在较低反应级数时,拟合结果偏离直线形式,而且随着煤化程度的增加,拟合结果偏离直线形式越严重;生物质与煤共热解的拟合程度介于生物质与煤单独热解之间。通过分析动力学参数,发现生物质与煤在较低温度下协同反应效应较为明显,促进了共热解反应的进程。     

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。     

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.     

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。     

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。     

生物质热解液化制取液体燃料

生物质主要指秸秆、谷壳、速生林和林业加工废弃物等,据估计我国资源总量不低于10亿吨/年,其中各类秸秆和谷壳的年产量不低于7亿吨,约合2至3亿吨石油当量。生物质能源的特点是可再生和与环境友好,它除了直接使用之外,还可以采用热降解和生物降解的措施转化为液体燃料。     

生物质热解液化制取液体燃料

生物质主要指秸秆、谷壳、速生林和林业加工废弃物等，据估计我国资源总量不低于10亿吨／年，其中各类秸秆和谷壳的年产量不低于7亿吨，约合2至3亿吨石油当量。生物质能源的特点是可再生和与环境友好，它除了直接使用之外，还可以采用热降解和生物降解的措施转化为液体燃料。     

生物质热解液化制取液体燃料

生物质主要指秸秆、谷壳、速生林和林业加工废弃物等,据估计我国资源总量不低于10亿吨／年,其中各类秸秆和谷壳的年产量不低于7亿吨,约合2至3亿吨石油当量。生物质能源的特点是可再生和与环境友好,它除了直接使用之外,还可以采用热降解和生物降解的措施转化为液体燃料。     

喷动循环流化床生物质快速热解设备的特性分析与发展研究综述

简要综述了生物质快速热解设备研究的国内外现状,继而详述了喷动床和循环流化床,重点对喷动循环流化床作了较深入的探析,探讨了喷动循环流化床快速热解设备研究的发展方向。     

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。     

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0.76 s,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6.0～22.0 nm,当热解温度在650～750℃,主要孔径＜2 nm.     

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。