生物质热裂解气喷淋冷却系统的试验研究

生物质热裂解气体产物的快速冷却是生物质热裂解液化技术的关键。为此,设计了一种利用生物油喷淋冷却生物质热裂解气的装置,利用空心锥喷嘴产生的雾滴与热裂解气体间的温差实现相间换热,从而快速冷却热裂解气,得到液体生物油。利用粒子图像测速仪(PIV)对喷淋流场进行了冷态试验,试验结果表明,空心锥喷嘴非常适合生物质热裂解气体产物的喷淋冷却。当喷嘴孔径为4.0mm、液体压力为0.2MPa时的雾化效果最佳。在流化床生物质热裂解液化试验台上,利用该喷淋冷却方式对秸秆类生物质热裂解进行了热态试验,试验效果比较理想,生物油的收集率达到43%。     

稻壳热解动力学研究对比及理化性质分析

通过对稻壳的理化分析后,分别以在10、15、20℃/min升温速率下的热解研究,有效分析升温速率、热解时间、热解特性等对其过程的影响。研究表明,稻壳的热解过程大致分为失水和预热、快速热解断键和炭化3个区间,并采用二级反应动力学模型,由Coats-Redfern法求得相应的活化能和频率因子,从而得到热解动力学参数,对稻壳的高效炼制条件优化及设计相关的炼制装备提供研究基础。     

微波裂解光皮树油皂化物脱羧制备烃类燃料研究

以光皮树果实油脂通过皂化反应获得的皂类为研究对象,利用微波裂解选择性加热优势开展皂类脱羧制备烃类燃料研究。通过气质联用等方法对裂解产物的分析表明,单纯钠皂微波裂解所得到液态产物一般都在皂类干质量的70%以上,裂解液态产物的密度为0.850～0.875g/cm3,运动粘度为2.09～2.85mm2/s,与柴油的性质基本相似。裂解液态产物中最高峰是十五碳烯,证实脱羧是皂类微波裂解的主要反应形式。     

柳桉快速热裂解炭改性制取多级孔道活性炭的研究

以柳桉快速热裂解制取生物油的固体副产物为原料,通过物理化学活化法,采用微波预处理和传统焙烧加热相结合的方式对其进行活化,改善其结构和表面性质。采用氮气物理吸附、扫描电镜、X射线衍射、热重分析和红外光谱等多种表征技术对活化后的生物炭进行表征。结果表明,活化后的生物炭具有丰富的微孔和介孔,形成了多级孔道结构,其中微孔比表面积占36%~48%。微波预处理结合N_2气氛焙烧活化的生物炭具有更高的比表面积,其值为1 224 m~2/g,这归因于微波均匀加热产生微孔和气氛焙烧进一步形成介孔的高效协同作用。此外,不同活化方式对生物炭的红外特性有着显著影响,经过活化后的生物炭表面含氧基团大量减少。活化后的生物炭热稳定性显著提高,有利于生物炭作为催化剂载体进行高值化利用。     

Fe、Co、Cu改性HZSM-5催化热解制备生物油试验

采用浸渍法对HZSM-5分别进行了Fe、Co、Cu改性;通过XRD、Py-IR和BET法对改性HZSM-5进行了表征;在两段式固定床反应器上进行了生物质热解气的在线提质试验;分析了改性HZSM-5的催化提质和抗结焦性能。结果表明,Fe、Co、Cu改性负载物分布较为均匀,没有团聚成大颗粒晶体,对HZSM-5的酸性分布产生了不同的影响,同时修饰了分子筛孔道,减小了分子筛孔容;经Fe、Co、Cu改性HZSM-5催化所得精制生物油的产率为18.37%~19.03%,O质量分数为15.13%~17.23%,p H值为5.05~5.12,运动黏度为5.16~5.22 mm2/s,高位热值为34.56~36.01 MJ/kg;精制生物油中含有多种官能团,有机物种类较多,烃类物质总含量有明显升高,尤其是PAHs的含量显著升高,芳构化性能显著增强,其中,经Fe/HZSM-5和Co/HZSM-5催化提质,生物油中MAHs含量相对较高;Fe/HZSM-5和Cu/HZSM-5抗无定型焦炭的性能较强,Co/HZSM-5抗石墨型焦炭的能力大幅增强。     

生物质热解挥发物原位贫氧调质试验研究

针对热解挥发物直接燃烧作为分布式热解制炭热源工艺,以消除生物质热解挥发物中炭颗粒、提高其品质,改善其燃烧性能为目的,利用自制生物质螺旋连续热解反应器和热解挥发物贫氧调质反应器,采用贫氧燃烧方式进行了热解挥发物原位调质试验研究,分析了调质温度、空气量对挥发物组分的影响。结果表明:生物质热解挥发物中携带炭颗粒粒径为1~2μm,在调质温度350℃和空气量20 m L/min条件下,已很难收集到炭颗粒,原位贫氧调质可以消除热解挥发物中炭颗粒;贫氧调质对气相产物组分含量影响不明显,主要组分H2、CO2的变化均在±5%范围内,CO、CH4变化在±2%范围内;随着贫氧调质温度升高和空气量加大,重质组分中的烷类物质含量显著降低,酚类物质显著增加,呋喃、醇、茚、醛等次要组分含量略有增加,低碳原子数物质含量增加,高碳原子数物质含量降低;轻质产物中烷类、酸类、酮类和酚类物质相对含量发生显著变化,酚类物质性质较稳定,实际含量变化不明显,调质后低碳原子数物质含量增加。原位贫氧调质可以消除热解挥发物中炭颗粒,降低热解挥发物中重质组分含量,从而改善热解挥发物的燃烧性能,为热解挥发物直接燃烧作为分布式热解制炭的热源提供科学依据。     

油茶果壳连续热解挥发物多级冷凝生物油燃烧特性

通过自主设计多级冷凝器对油茶果壳在500℃热解挥发物冷凝获得的生物油进行燃烧特性实验研究,实现了在冷凝过程中对生物油的粗分离,各级生物油的含水率得到了明显的降低,且热值显著提高。通过热重实验对生物油进行燃烧过程和燃烧特性分析可知:生物油的燃烧共分为4个阶段:第1阶段为生物油水分和低沸点组分的蒸发;第2阶段为中质组分的蒸发;第3阶段为重质组分的裂解反应,生成焦炭和气体;第4阶段为焦炭剧烈燃烧。第1级和第3级收集到的生物油可燃性能、燃尽性能和综合燃烧性能比较好,第2级生物油的3个性能最差。     

生物质热裂解液化物质平衡及影响因素分析

采用自制的小型流化床热裂解反应装置,利用农业废弃物（如玉米秸秆、稻壳、松木屑等）进行快速热裂解液化试验。试验结果表明,红松木屑的产油率最高,为62．39wt％,秸秆次之;在450℃,475℃,500℃,525℃和550℃等5种不同温度下,玉米秸秆热裂解在475℃时产油率最高,为56．28wt％。快速热裂解液化试验为生物质热裂解液化的研究提供了有益的参考。     

生物质热解的分布活化能模型

介绍了分布活化能模型理论，给出了分布活化能模型方程的数值计算方法；采用模式搜索法对分布活化能模型动力学参数进行计算，得到了小麦秸秆的热解反应分布活化能模型的预测结果。结果显示．分布活化能模型预测值与实验测定值符合得很好，适合描述生物质的慢速热解反应动力学行为。     

玉米秸秆热解生物油主要成分分析

生物质热裂解产生的生物油是一种含氧量极高的复杂有机成分混合物,在流化床热解实验台上使用玉米秸秆粉为原料来制取生物油。为此,对生物油进行预处理并利用气质联用仪对生物油成分进行了定性分析,初步鉴定出醛、酮、酸、酯、醇、呋喃和酚类等17种主要化合物。这些有机物对生物油的特性有一定影响,分析结果为有效地进一步利用生物油提供了一定的科学依据。