生物油常减压蒸馏流程模拟及实验研究

生物质经快速热解制备的生物油是一种清洁的可再生能源产品.为此,利用气相色谱质谱联用仪分析了生物油的组分性质,采用填料式精馏塔对生物油进行实沸点(true boiling point,TBP)蒸馏实验,实验分别在常压环境(0.1,MPa)及减压环境(0.01,MPa)下进行,得到了生物油的3个宽馏分.结果表明:在常压环境下,汽油馏分的收率为19.2%,柴油馏分的收率为26.4%;在减压环境下,汽油馏分收率为30.5%,柴油馏分收率为23.3%.在实验的基础上,本文利用Aspen Plus软件建立了生物油实沸点蒸馏的模拟流程,并计算得到了生物油的恩氏蒸馏曲线.     

Pd-Ni/HZSM-5多相催化乙酸、乙醛一步加氢酯化研究

采用浸渍法制备了负载型双金属催化剂Pt-Ni/HZSM-5,并用于催化乙醛和乙酸气相一步加氢酯化反应.X-射线衍射结果表明,双金属在催化剂表面处于高分散状态.研究了镍负载量、焙烧温度、还原温度、反应温度、氢醛比以及催化剂用量对催化性能的影响.结果表明,催化剂制备条件和反应条件对催化性能有显著的影响.微量Pt的引入使催化剂的催化活性增强.     

玉米秸秆水热法催化液化研究

利用玉米秸秆为原料研究其在高压反应釜中的水热法液化过程.结果表明,反应温度为390℃,反应停留时间为15 min左右,升温速率为10℃min-1时,,生物油的得率最高.生物油的热值较高,成分也比较复杂.生物质的水热法液化能获得高能量密度产物,是一种具有良好发展前景的生物质转化技术.     

生物质油精制前后热稳定性和热分解动力学研究

采用TGA-DTA联用测定生物质油的热失重曲线，用Achar微分法和Coats-Redfern积分法计算了挥发和热分解的活化能，并结合Satava法和Bagchi法确定热分解机理函数，得到了生物质油精制前后的非等温动力学方程。推断出热分解过程分别为三级反应和三维扩散3D反应，动力学方程分别为da／dt=0．5Ae^-E/RT(1-α)^3和da／dt=1．5Ae^-E/RT(1-α)^4/3[(1-α)^-1／3-1]^-1。实验表明，精制后的生物质油较精制前挥发的活化能降低了很多而热解活化能提高了很多，相应地，精制后的生物质油的挥发性和热稳定性都提高了很多。     

生物质油提质加氢脱氧催化剂研究进展

随着化石能源的日益减少,来源于木质纤维素基可再生生物质油越来越受到人们的关注.但是,与石油相比,生物质油含氧量高,导致其能量密度低、黏度高、热和化学稳定性差,因而必须进行脱氧提质才能用作发动机燃料.在生物质油提质方法中,加氢脱氧(HDO)最具应用前景.综述了木质纤维素基生物质油HDO催化剂的研究进展,包括过渡金属硫化物、磷化物、氮化物和碳化物,贵金属,金属-酸双功能催化剂,过渡金属以及非晶态合金等.过渡金属硫化物催化剂用于HDO时,会因S被氧化物或水中O逐步取代而失活;贵金属催化剂虽具有高HDO活性和选择性,但因价格高、资源受限而无法大规模应用;过渡金属氮化物、碳化物和过渡金属催化剂活性较高,但会在HDO中因结焦或氧的嵌入导致催化剂失活;非晶态合金催化剂具有较高HDO活性,但热稳定性较差;过渡金属磷化物的HDO活性高,稳定性好,是一类优良的HDO催化活性相.载体的表面性质和孔结构对其负载的HDO催化剂性能影响较大.碳沉积和结构破坏是HDO催化剂失活的主要原因.     

生物质裂解油老化行为与机理研究

在普通加热方式的基础上, 采用微波和氧气辅助的方式对生物油老化行为进行了研究, 并采用质谱仪(MS)和荧光显微镜对老化油进行了表征. 通过比较生物油老化前后的成分及其含量变化, 并根据该变化对生物油老化的机理进行了初步的研究. 结果表明, 老化油容易分层, 其物理特性和成分变化较大, 且空气中的氧气会加速其老化; 经过老化处理, 生物油中可测组分的绝对含量降低到原来的40%左右, 而含有醛基和烯基的化合物的含量下降到原来的10%以下, 加入一定量的过氧乙酸或酸碱会加剧这种变化; 在生物油老化过程中以聚合反应为主, 并伴有一定量的缩合和酯化反应. 因此, 采用隔绝空气和除去生物油中的酸可以有效地延缓和抑制老化反应的发生.     

生物油雾化燃烧特性试验

研究了自热式生物质热解液化工业小试装置获得的生物油的雾化燃烧特性,试验在自制的高压内混式雾化燃烧装置上进行.结果表明:生物油不做任何品质提升即可实现稳定的燃烧,且火焰温度达1 400℃以上,可以满足工业窑炉和燃油锅炉等热力设备的使用要求.     

旋转锥式生物质热解系统及热载体动力学研究

生物质是一种再生的能源资源,通过热解液化技术可将生物质（木屑、秸杆、稻壳及甘蔗渣等）有机废弃物液化为生物质油。本文介绍了自行设计的以旋转锥反应器为核心的闪速热解系统及反应器的工作原理,并对热载体在反应器内的动力学进行了分析,系统可确定热载体在旋转锥不同锥角、不同旋转角频率ω下,足以影响生物质油产率的重要参数一一固体滞留期ｔ,为反应器的设计提供了极为方便的计算方法。     

以生物质快速裂解液制备酚醛树脂泡沫塑料

生物质资源经过快速裂解得到的液体生物油,是未来替代石油的重要资源之一。该文以木焦油为原料,采用萃取法提纯浓缩制得酚类物质质量分数超过85%的木杂酚,其主要成分为邻甲氧基苯酚、对甲基苯酚等。这些物质与甲醛有良好的反应性;进而用w=50%的木杂酚替代苯酚制备了木杂酚改性酚醛树脂泡沫塑料,经正交试验确定反应的最佳条件。研究表明,NaOH催化剂的用量是制备甲阶酚醛树脂的关键因素,同时必须采用硫酸为催化剂才能制得该树脂泡沫塑料。利用不同的催化剂用量和发泡工艺可调节泡沫塑料的力学性能。在最佳条件下,可制得泡孔直径200μm左右,压缩强度为1 003.8 kPa,压缩模量25.37 MPa的泡沫材料,达到了国家酚醛泡沫塑料相关标准的要求。