核桃壳真空热解制备生物油

以核桃壳为原料,采用程序升温的方法对其在热解炉反应器中的真空热解规律进行研究,利用红外分析及GC-MS分析对裂解生物油进行分析和表征.研究结果表明:核桃壳真空热解制备生物油的最佳工艺参数为终温600℃、升温速率60℃/min、真空度10 kPa、保温时间30 min、冷凝温度-40℃,生物油最大产率(质量分数)为55.90％;核桃壳热裂解产物油的成分主要为乙酸、甲酸、乙醇醛、丙酮醇等小分子化合物,愈疮木酚、苯酚、紫丁香酚及其衍生物等芳香化合物,以及呋喃类、酮类化合物等;另外,随着热解终温的升高,小分子化合物的含量有明显的增加,愈创木酚、紫丁香酚及其衍生物的含量逐渐减低,苯酚及其衍生物的含量逐渐增大.     

3种不同原料生物油主要化学成分的GC-MS分析

以玉米秸、麦秸和棉秆为原料,采用自制固定床热裂解反应器,在400、450、500和550 ℃等4个温度下进行了热裂解液化实验,获得了3种物料的生物油。反应温度为500 ℃时,3种生物质热裂解产油率最高。采用气质联用仪测定了500 ℃热裂解得到的3种原料生物油的化学组分和含量。结果表明,生物质原料种类对生物油的化学成分及含量的影响比较显著。每种原料制取的生物油都存在自己独有的化合物且含量也存在一定的差异,但主要化学族类大体相同。玉米秸热裂解油中酮类物质最多,酸类次之;麦秸和棉秆热裂解油中酸类物质居多,酮类物质次之。     

秸秆的真空裂解液化

采用自主研发的真空裂解装置对秸秆进行真空裂解,获得气固液三相有价值的裂解产品,并着重对秸秆的最佳裂解温度和液相产品进行分析.结果表明:当温度从400～550℃,生物油的产率从开始的24.9%,到500℃左右,油相达到最大收率约35%.压力主要影响裂解气的停留时间,过低的压力导致停留时间短,裂解气冷凝不彻底,压力过大,裂解气深度裂解导致油相收率降低.环己烷作为带水剂降低了减压蒸馏的温度,可以将温度控制在80℃以下,避免了生物油的高温聚合,除水率达28.7%,同时增加了热解油的热值.红外和GC-MS分析显示,秸秆裂解油中低碳分子的有机组分较多,主要有甲醇、乙醇、有机酸和烷烃等物质.     

含油污泥真空热裂解的研究

采用真空热裂解的方法处理含油污泥,研究热解终温、体系压力、保温时间和冷凝温度对热解产物产率的影响。实验结果表明:在热解终温为500℃,体系压力为10 kPa,保温时间为30 min,冷凝温度为-20℃的条件下,可得到热解固体渣、热解液和热解气的产率分别为9.4%,85.8%和4.8%;分离热解液的水分后得到油产率为原含油污泥的31.25%;采用真空热裂解的方法,能实现含油污泥全组分清洁循环利用。     

裂解气相色谱-质谱法研究聚醚砜的热裂解机理

采用裂解气相色谱-质谱联用仪(PyGC-MS)分析了聚醚砜(PES)在温度500~700℃内热裂解形成的产物种类及其相对含量.结果发现:500℃下PES热裂解形成的主要产物是苯酚,550℃时裂解才产生SO_2;随着裂解温度的升高,裂解产物的种类越来越多,SO_2逐渐成为主要的裂解产物.最后根据不同温度下形成的裂解产物的种类及其相对含量推测了PES产生热裂解的机理.     

松木屑非等温热解动力学研究

通过热重分析法在不同升温速率(分别为10,30,50℃.min-1)下,采用非恒温热重法,以氩气为载气,流速60 mL.min-1,初温为30℃,加热终温为950℃.对粒径为80目的松木屑热裂解时的热失重行为进行了研究.结果表明:松木屑热解分为四个阶段,主要由预热干燥阶段、热解预热阶段、热分解阶段和热缩聚阶段4个阶段组成;生物质松木屑主反应阶段主要集中在180～600℃左右;随着升温速率的增大,松木屑原料热解的起始温度、热解最大速率所在的温度Tmax及热解终止温度都向高温处稍微移动.使用了Flynn-Wall-Ozawa积分法、Coats-Redfern积分法和Achar微分法对松木屑热解动力学参数进行求取,Flynn-Wall-Ozawa积分法得到的松木屑在热解过程中不同失重率下(0.1～0.80)的活化能都集中在142.35～220.12 kJ.mol-1范围内.按照Bagchi法对松木屑热裂解过程的最概然机理函数进行了推断.松木屑热裂解的最概然机理函数为15号机理函数随机成核和随后生长,反应级数n=2(Code:AE2),函数名称是Avrami-Erofeev方程.     

两段式固定床芦竹催化热解实验研究

作为一种产量巨大的生物质原料,芦竹热解制取生物油的研究较少.为了探讨其作为热解原料的可行性以及得到高品质的生物油,以HZSM-5为催化剂在两段式固定床反应系统中进行了芦竹催化热解实验,研究了热解温度、催化温度和催化剂床层高度对热解产物分布以及对气体和液体组分的影响.结果表明:热解温度为500,℃时,液体产率达到最大值49.53%,;在催化剂的作用下,液体产物产率明显下降,液体产物中的酸类、醛类、酯类、酮类等含氧物质的含量有所降低,但轻质酚类和芳香烃等物质的含量明显增加.综合催化温度和催化剂床层高度的分析结果来看,催化温度为500,℃、催化剂床层高度为10,cm时,HZSM-5对油相品质的提高效果较为显著.     

碱性催化剂催化热解的生物油特性分析

白云石是天然矿物质,赤泥是铝工业产品中的固体废弃物,两者均可作为热解生物质制取生物油的碱性催化剂.以玉米秸秆粉为原料,原料与催化剂的比例为2∶1,利用流化床反应器在550℃下进行快速热解反应,研究白云石和赤泥对生物油的产率和成分的影响规律.研究表明:白云石和赤泥对生物油起到了降酸作用,赤泥催化剂更为明显.通过XRD分析反应前后催化剂的晶格峰变化,发现反应后催化剂有新的物质生成(CaCO_3),这正是催化热解的生物油中酮类物质增加的主要原因.白云石催化剂有利于酚类物质的生成,赤泥催化剂提高了生物油中酯类的含量.这两种催化剂对生物油的产率、含水率和热值影响并不明显.     

温度对原油四组分高压热解性能的影响

在30 MPa压力下对塔里木原油四组分进行封闭体系的热解实验,通过气相色谱(GC)和气相色谱/质谱(GC/MS)分别对原油四组分热解反应的气体产物及饱和分热解过程的液态产物进行分析.结果表明:原油四组分热解气体产物中C1组分产率明显高于C2~C5组分,气体产物中C1~C2组分的产率及气体总产率随热解温度升高而增加;在温度高于450℃时,四组分总产气率的大小顺序为:沥青质饱和分芳香分胶质.随热解温度升高,饱和分中的主要组分C12~C18的反应程度加剧.在410℃时,饱和分热解以裂解反应为主,在大于490℃时,裂解和缩合反应程度都在增加,导致气相产物的产率提高及液相产物中主要组分向大分子烃类转移;且温度升高,液态产物分布的离散程度增加.     

高铝矾土及负载生物质灰典型组分对城市污泥催化热解制油的影响

利用固定床催化热解装置研究高铝矾土颗粒及负载生物质灰典型组分(KCl,Na2SO4和K2SO4)对城市污泥热解气催化裂解制油的影响,对产物产率进行统计并利用GC/MS分析热解油有机相的组分.实验结果显示,高铝矾土促进了热解气的二次裂解,使含氧有机物更容易发生脱羧、脱羰基反应生成脂肪烃,并进一步环化及芳构化产生更多的芳香族化合物.在催化剂作用下,热解油有机相的含氧化合物比例从15.77%减少到10.67%,芳香族化合物从19.01%增加到28.75%.对负载KCl的高铝矾土而言,提高催化温度及增加料层高度可以强化其催化作用.而KCl的负载对催化反应存在2种影响:在高温下易挥发形成碱性氧化物,中和部分高铝矾土表面的酸中心,抑制芳构化反应进行;钾离子与羧酸形成羧酸盐,更容易发生脱羰基反应,从而增加热解油中烃类含量.