合成气发酵的质量传递限制研究进展

合成气是木质纤维素等生物质部分氧化和高温分解后的混合气化,被生物催化剂厌氧发酵后可以转化为一些有价值的生物燃料.合成气发酵技术最大瓶颈是质量传递限制,其中主要的限制步骤是气液传质.本文对合成气发酵的质量传递限制研究进行综述,重点阐述合成气发酵生物反应器以及添加剂对质量传递的影响.     

纤维素类生物质热解技术研究进展

生物质是地球上存在的最丰富的可再生资源,通过热解技术实现生物质高值转化是一种前途乐观的工艺.热解是在完全无氧或有限供氧条件下,极少发生气化反应的情况下进行的降解反应.热解的主要产物有生物油、焦炭和气体.通过热解技术可以实现把低能量密度的生物质转化为高能量密度的液、固、气产品,同时还能从生物油中提取多种化学品.主要综述了纤维素类生物质热解的一般原理,热解反应器及其工艺参数,热解产物组成及其特性等.     

铁基催化剂对生物质气化催化效果和机理的研究

为解决生物质气化中焦油产率过高，易造成设施堵塞和腐蚀的问题，在气化过程引入铁基催化剂以降低焦油产率。同时基于生物质气化中合成气组分变化及焦油裂解的作用分析了铁基催化剂的作用机理。结果表明：当加入铁基催化剂后，合成气中的氢气产率从20.32 mL/g (每克生物质)上升到114.72 mL/g;焦油中大分子多环芳烃被降解，铁催化了纤维素链端的降解反应，使纤维素分解成了糠醛、酮、呋喃等化合物。该研究证实了铁基催化剂的催化效果，揭示了催化机理，为铁基催化剂在气化中的应用提供理论依据。     

林业生物质资源高附加值成分提取及应用研究

<正>林产品化学是以林业生物质资源为主要研究对象,通过物理、化学和生物等技术手段,研究开发林产化学品的一门科学.林产化学品主要包括林业生物质分泌物、提取物、绿色平台化合物及精细与功能化学品等几类.随着生物技术、分离技术等高新技术的飞速发展,林产化学品正朝着高附加值、定向转化、功能化、环境友好化等方向发展.林业生物质资源高附加值成分提取及其应用研究是林产化学研究的重要领域,林业生物质提取物中的生物活性功能成分的研究和开发利用已成为目前该领域的研究热点和发展趋势,开发功效提取物     

Fe/CaO载氧体作用下生物质化学链气化研究

生物质化学链气化技术是一种高效的生物质能源利用技术，其过程中载氧体能够起到载氧、载热和催化的作用。为了提高载氧体的氧化还原特性，同时提高生物质气化得到合成气的产率，研究了机械混合法和浸渍法制备的Fe/CaO载氧体在生物质化学链气化过程中的作用。制备了不同Fe负载量的Fe/CaO载氧体，对其进行了XRD、CO₂-TPD和H₂-TPR表征以分析其物理化学性能。随着Fe负载量的增大，载氧体的还原性增强，同时CO₂吸收性减弱。在固定床装置上对其反应性能进行了实验研究，结果表明在反应温度为850 ℃时，随着Fe负载量增大，气体转化率逐渐增大，CO2和CO的产气量逐渐增大，H₂的产气量减少。当Fe负载量为40%得到的载氧体能够得到最大合成气产量453.4 mL，H₂和CO的产气量分别为146.6 mL和306.8 mL。     

Ru-Cu-Ni-CeO_2/HZSM-5催化剂裂解秸秆气化焦油性能研究

采用浸渍法制备Ru-Cu-Ni-CeO2/HZSM-5催化剂,对实验室规模的生物质气化焦油催化裂解的性能进行研究,并与HZSM-5以及Ru-Ni-CeO2/HZSM-5催化剂的性能进行对比.Ru-Cu-Ni-CeO2/HZSM-5催化剂具有高的活性和选择性,主要由于催化剂具有高表面积、适宜的孔分布以及高分散的活性组分.     

合成气制碳二含氧化合物铑基催化剂的研究

作为从非石油资源制备清洁燃料和化工原料的一种替代方法,煤、天然气和生物质经合成气催化转化制乙醇、乙醛和乙酸等碳二含氧化物引起了广泛的关注.铑基催化剂是合成气制碳二含氧化合物最有效的一类催化剂.对近年来用于合成制碳二含氧化合物的铑基催化剂的研究进行了总结,主要包括助催化剂、载体和制备方法及条件等,并指出了今后研究的方向.     

生物油加氢提质中Cu基催化剂的研究

生物质快速热解制取的生物油含水含氧量高,具有黏度大、热值低、腐蚀性强等特点,不适宜直接作为燃油使用,因此,需要将生物油经加氢提质成高品质的液体燃料.选取具有代表性的生物油模型化合物糠醛为研究对象,并对其催化加氢机理进行研究.通过湿法浸渍制备了一系列Si-Al分子筛负载的不同Cu含量的催化剂,并与Cu/C、Ni/Si-Al、商业Pd/C催化剂的催化活性进行比较,研究载体、活性组分、负载量对催化剂活性的影响.结果表明,在糠醛加氢生成糠醇的反应中,Cu基催化剂具备最高的选择性.     

生物质气化技术研究进展

生物质气化技术是生物质洁净高效利用的重要方法,具有广阔的发展前景。本文综述了近年来国内外生物质气化技术中气化剂气化、热解气化、催化气化、等离子体气化、超临界水气化等方法的研究进展。认为目前生物质气化技术需要重点解决的主要难题是焦油脱除和净化以及高效催化剂的制备,化学法除焦和开发复合型催化剂是解决这些难题的有效方法,生物质气化技术的大规模商业化利用是未来的发展方向。     

林木生物质热裂解液化制备胶黏剂技术经济分析

 将热裂解液化得到的生物油作为清洁化工原料用于制备酚醛树脂胶黏剂是林木生物质高效利用的重要方式。本文介绍了林木生物质热裂解液化制取生物油及生物油制备胶黏剂的技术概况,对比分析了生物油的利用方式,以河北地区年4000t处理量规模为例,对林木生物质热裂解液化生产线设备组成及投资规模、生物油生产成本和生物油替代苯酚制备酚醛树脂胶黏剂的经济效益等进行了探讨。分析表明,河北地区年4000t处理量的林木生物质热裂解液化项目投资约为250万元,生物油的实际生产成本约为1200元/t,将生物油全部用于制备酚醛树脂胶黏剂的直接经济效益至少可达330万元/a。林木生物质热裂解液化制备胶黏剂项目技术经济效益显著,具有良好的发展和应用前景。     

生物质与煤气化特性的比较及对化工合成的影响

本文通过对生物质和煤炭的燃料特性、气化方法和合成工艺的比较,表明采用生物质气化合成气进行化工合成是可行的。与煤炭相比,生物质的气化方式尚需进一步完善,发展增压固定床富氧气化和改进流化床气化方式是较为可行的路线。采用生物质气化气进行化工合成时,低压甲醇合成及一步法二甲醚合成是适宜的合成路线。     

生物油热解条件对生物沥青性能影响的研究

生物质作为一种可再生资源在全球范围内储量丰富,但长期以来利用率较低。通过简单的热裂解技术制备了生物油,并考察了不同裂解条件下产物成分的变化。此外对制得的生物沥青的物理性能进行测试,结果表明生物质在600℃下快速裂解1 s,生物沥青的针入度可达到7 mm,延度36 cm,浸水稳定度4.1 kN,冻融劈裂强度0.025 MPa,软化点下降到40℃。以上结果表明提高热裂解温度和延长裂解时间有助于改善产物的物理性能。     

Supercritical fluids technology for clean biofuel production

Biofuels are liquid or gaseous fuels that are predominantly produced from biomass for transport sector applications.As biofuels are renewable,sustainable,carbon neutral and environmentally benign,they have been proposed as promising alternative fuels for gasoline and diesel engines.This paper reviews state-of-the-art application of the supercritical fluid(SCF)technique in biofuels production that includes biodiesel from vegetable oils via the transesterification process,bio-hydrogen from the gasification and bio-oil from the lique-faction of biomass,with biodiesel production as the main focus. The global biofuel situation and biofuel economics are also reviewed.The SCF has been shown to be a promising technique for future large-scale biofuel production,especially for biodiesel production from waster oil and fat.Compared with conventional biofuel production methods,the SCF technology possesses a number of advantages that includes fast inetics,high fuel production rate,ease of continuous operation and elimination of the necessity of catalysts.The harsh operation environment,i.e. the high temperature and high pressure,and its request on the materials and associated cost are the main concerns for its wide application.     

生物质气化炉智能控制器设计

生物质气化炉采用秸秆热解制气,适用原料广泛.由于气源没有液化气、管道燃气稳定,气阀控制过程复杂,存在不少安全隐患.阐述了生物质气化原理,制气控制流程;将原生物质气化炉的手动控制改为自动控制;给出了系统硬件设计及软件实现方法;通过实验调试控制程序.结果表明,基于PLC的智能控制器,解决了气化炉手动控制阀多、控制过程繁杂、操作人员专业水平要求较高的难题,有助于生物质可再生能源开发利用和减碳减排.     

麦秸秆液化生物油的分离与分析

为提高麦秆资源化利用的经济价值,以麦秆在280℃超临界乙醇解液化产物(生物油)为原料,首先利用苯萃取,所得苯可溶物依次进行乙醚萃取、酸碱中和-乙醚萃取将生物油进行分离,萃余物利用硅胶柱层析进行富集分离,以获取高附加值化学品.结果表明,利用乙醚萃取、酸碱中和-乙醚萃取能够有效地分离提取生物油中的羟基酮和酚;而萃余物的成分较为复杂,经进一步的柱层析分离,能够有效富集分离C_8～C_(30)的饱和脂肪烃、萘及烃基萘、烷基环戊烯酮等族组分,此外,经柱层析富集,检测到多种含氮化合物,为进一步明确生物油组成及其提质应用提供参考信息.     

生物质沸腾气化燃烧系统的优化设计及试验研究

根据生物质高挥发分、低固定碳的特点,基于沸腾气化与高温气体燃烧技术,设计了一种新型的生物质沸腾气化燃烧系统.该系统由炉体、布风板及高温气体燃烧器组成.生物质在炉体内沸腾气化,产生的高温燃气直接燃烧,生物质中的固定碳在系统内部燃烧,为生物质热解气化提供能量;高温燃气通过专用燃烧器燃烧,产生高温火焰.对影响系统运行的主要因素（空气当量比、生物质含水率、二次空气量）进行了试验研究,为系统的优化设计及稳定运行提供数据支撑.     

生物质快速热解制备生物油

大规模生物质快速热解制取生物油将成为解决液体燃料短缺的一个重要途径。总结了热解所需的原料预处理要求,介绍了各种热解反应器目前的应用状况,重点介绍了利用热解副产物(焦炭和燃气)实现自热式热解液化的工艺技术及其关键问题,并结合3种比较成熟的热解反应器介绍了最佳的自热式热解工艺,随后阐述了热解产物中的固体颗粒分离以及生物油冷凝的工艺,阐述了生物油生产、存储和运输过程中的环境、安全和健康问题。     

Hydrogen from catalytic reforming of biomass-derived hydrocarbons in liquid water

Concerns about the depletion of fossil fuel reserves and the pollution caused by continuously increasing energy demands make hydrogen an attractive alternative energy source. Hydrogen is currently derived from nonrenewable natural gas and petroleum, but could in principle be generated from renewable resources such as biomass or water. However, efficient hydrogen production from water remains difficult and technologies for generating hydrogen from biomass, such as enzymatic decomposition of sugars, steam-reforming of bio-oils and gasification, suffer from low hydrogen production rates and/or complex processing requirements. Here we demonstrate that hydrogen can be produced from sugars and alcohols at temperatures near 500 K in a single-reactor aqueous-phase reforming process using a platinum-based catalyst. We are able to convert glucose -- which makes up the major energy reserves in plants and animals -- to hydrogen and gaseous alkanes, with hydrogen constituting 50% of the products. We find that the selectivity for hydrogen production increases when we use molecules that are more reduced than sugars, with ethylene glycol and methanol being almost completely converted into hydrogen and carbon dioxide. These findings suggest that catalytic aqueous-phase reforming might prove useful for the generation of hydrogen-rich fuel gas from carbohydrates extracted from renewable biomass and biomass waste streams.     

沙柳醇解液化工艺研究

 随着煤、石油、天然气等不可再生资源的逐渐消耗及环境问题的日益恶化,通过可再生生物质资源生产液体燃料和有机化学品的研究日益受到青睐.本研究以硫酸为催化剂,乙醇为溶剂,充分利用内蒙古丰富的生物质资源沙柳,对其进行醇解液化.考察溶剂浓度、反应温度、沙柳用量、催化剂用量等因素对液化率的影响,通过正交实验找出较优液化条件.当溶剂为无水乙醇、液料比(mL:g)为60:1、反应温度为170℃、硫酸浓度为0.06 mol/L、反应时间为2 h 时,沙柳的液化效果最好,液化率达90.94%.