生物质快速热解制取液体燃料的技术经济分析

为考察生物油超临界乙醇提质方法的能源效率和经济性能,建立了生物质快速热解超临界乙醇提质制取液体燃料工艺流程及其仿真模型.在仿真计算的基础上,对液体燃料生产成本进行计算,将生物质快速热解超临界乙醇提质制取液体燃料与生物质热解催化加氢和纤维素制乙醇方法进行对比,并通过敏感性分析研究了不同因素对液体燃料生产成本的影响.结果表明:液体燃料生产成本为6 052元/t(216元/GJ),略高于生物质热解催化加氢工艺,但明显低于纤维素制乙醇工艺;对液体燃料生产成本影响最大的因素是生物油产率和乙醇价格,提高热解过程中生物油产率和减少提质过程中乙醇消耗均有利于提高系统经济性能.     

低阶煤热解提质技术的研究进展

为实现低阶煤高效分级利用,从提高煤热解焦油品质出发,论述了低阶煤热解的机理和提高焦油品质热解工艺(加氢热解、催化热解、热解与催化裂解耦合工艺等)的研究现状,同时对炭基催化剂在热解与催化裂解耦合工艺中的应用情况进行了论述。指出低阶煤热转化过程的基础研究、热解与催化裂化耦合反应器的设计及催化剂的开发是今后低阶煤热解提质工艺发展的关键。     

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.     

超临界CO_2萃取分离生物油

考察了超临界CO2萃取前后玉米秸杆快速热裂解生物油的分离提质效果,并对提质后生物油的品质进行了初步评价.醛类、酮类、酚类等弱极性化合物可被scCO2选择性的萃取,而酸类和水则主要残留于萃余相中;提质后生物油中GC-MS可识别的物质种类由17种提高到80种,这表明利用超临界萃取与GC-MS分析相结合,可显著地提高生物油的定性和半定量分析的准确性.提质后生物油由不透明的黑褐色变为浅黄色透明的液体,且具有较高的耐热稳定性,含水率降至原来的五分之一,热值提高了将近1倍,pH值也从2.1提高到了4.1.确定的适宜萃取工艺条件为55℃和30.0 MPa.     

生物质油模型化合物催化加氢试验研究

由于生物质油成分的复杂性,很难验证生物质油催化加氢中的反应基理和反应过程。通过正交实验分析的方法,选用生物质油中含量比较高的邻甲氧基苯酚作为模型化合物,并选用5%含量的Pd/C作为催化剂,对生物质油的模型化合物进行了催化加氢试验研究。结果表明邻甲氧基苯酚催化加氢主要产物为环烯醇和环已醇以及芳香酮,在本实验最佳反应条件下,其转化率达到70%,同时明确了两条反应机理。此结果为进一步研究生物质油的催化加氢反应机理提供基础。     

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。     

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。     

移动式生物质快速热解反应器的设计及流态化模拟

 快速热裂解是最有发展潜力的生物质能源转化技术之一。移动式快速热裂解设备以移动工厂化的作业方式将分散的生物质就地转化为高品质生物油,大大减少了原料的运输成本。本文对移动液化装置的关键设备--反应器进行了结构设计,将燃烧室与反应器合为一体,二者之间的环形区域形成反应器的工作区;并采用Fluent 6.2软件分别对传统和所设计的反应器进行了流态化模拟。结果表明,冷态条件下,两种反应器的流态化效果非常接近,新型反应器完全能够满足工作要求。而与传统反应器相比,新型反应器具有热效率高、结构紧凑、操作简便等特点,适用于移动作业。     

浙江省应用化学重点实验室 浙江大学催化所

正浙江省应用化学重点研究实验室依托于国内催化界知名的研究所——浙江大学催化研究所,2012~2013年承担国家、部、省级科技项目16项,横向课题11项,成果转化获社会经济效益3600万元,获纵向经费823万元、横向经费686万元,发表SCI论文61篇(其中在化学与材料领域国际顶尖期刊美国化学会志、德国应用化学等期刊发表论文12篇),获发明专利授权9个。实验室主要研究方向有五方面。一、能源化学的研究在生物质热解油催化提质研究方面,继上一个"973计划"课题"生物油复杂体系催化过程选择性控     

当前中国生物质能源发展的若干战略思考

 国际能源署《2018可再生能源年度报告》首次指称生物能源是“被忽视的巨人”,预测在未来5年内,以供热/暖和车用生物燃料为主的生物能源将引领全球范围可再生能源的发展。结合中国生物质能源近年发展实践,对生物质能源的再定位、发展生物天然气的战略意义、开发生物质“二代原料”、以多联产提高竞争力,以及建设国家生物质油气田等战略提出思考。     

加氢焦化汽油中正、异构烃的吸附分离及优化利用

采用5A分子筛吸附分离加氢焦化汽油中的正、异构烃。以正构烃为优质乙烯裂解原料,非正构烃为优质催化重整原料或高辛烷值汽油调和组分,考察了正构烃的吸附曲线。结果表明:与加氢焦化汽油相比,正构烃在相同的工艺条件下可使乙烯收率提高11%,吸余油的芳烃潜含量提高14%。模拟计算结果表明:吸余油的研究法辛烷值提高约30个单位,可作为高辛烷值汽油调和组分,该分子管理的工艺路线可显著提高加氢焦化汽油的利用效率。     

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.     

生物油/生物柴油乳化燃料的制备及性质分析

针对生物质快速热解所制得的生物油黏度高、酸度高、含氧量高和水分高等缺点,提出了一种新型的生物油品质提升方法--乳化生物油/生物柴油.通过改变不同的反应条件发现,过高的乳化剂浓度会导致合并、结块,影响效果,过低则使乳化液不稳定;较高的搅拌强度会产生较稳定的乳化液;过长的反应时间将会导致乳化剂脱离生物油/生物柴油的表面.实验结果表明,最佳反应工况为乳化剂体积分数4 %,原始生物油/生物柴油体积比4 ∶ 6,搅拌强度为1200r/min,乳化温度30℃和混合时间15min.另外,对乳化燃料的含水量、黏度、分子量和酸度等物性的测试结果表明,与生物油相比,这些性质均有较明显提高.     

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。     

木质生物质常压液化及催化裂解研究

以正辛醇为溶剂，在常压下对木粉生物质进行催化液化，液化产物经γ-氧化铝负载的Ru-Co-Mo催化剂进行常压催化裂解，得到生物燃料油。对液化产物及其后的催化裂解产物分析结果表明：常压下的木粉液化率可达90.31%；经过催化裂解后的液化油产率可达69.73%；正辛醇回收率达90%；所得到的液化产物具有很好的可燃性。     

沼气制氢工艺研究进展

沼气是具有巨大发展潜力的清洁可再生能源,可作为生物天然气的来源。利用沼气提纯得到天然气品质的甲烷制氢或沼气原料直接制氢具有可持续和环境友好等优点,而沼气中杂质的去除、催化剂以及操作条件的优化是提高沼气制氢反应效率和选择性的重点。系统综述了目前主要的几种沼气制氢工艺的研究进展。较优的沼气制氢工艺包括：将沼气提纯得到的甲烷通过催化裂解法制氢,可避免生成CO_x;消耗沼气主要成分CO₂和CH₄制氢的干重整法;能够结合H₂的分离和纯化、CO₂捕集和热整合的化学链重整技术。通过高效的工艺利用沼气制取氢气,对促进生物天然气产业的发展、提高可再生能源的使用率以及实现碳减排具有重要意义。     

生物质裂解制油影响因素研究进展

生物质裂解制油是目前生物质能源研究的热点之一.生物质裂解制油的产率及产物组成受到物料种类、拉径大小和成分等物料特性以及温度、升温速率、催化剂和物料预处理等反应条件两大类因素的影响.与以上两大类影响因素相关的研究内容已经很丰富,但对生物质裂解制油的反应机理和反应途径的相关理论则有待进一步完善.     

伊朗常压渣油和加氢尾油的性质与组成研究

利用超临界流体萃取分馏技术,对伊朗常渣及其加氢尾油进行了分离,测定了窄馏分的密度、折光率、残炭量、平均相对分子质量、元素、金属含量(镍、钒)、族组成(饱和分、芳香分、胶质、沥青质),对两种窄馏分的性质及其随收率的变化规律进行了分析对比,计算了窄馏分的平均沸点。对加氢尾油馏分的二次加工性能进行了预测,分析了萃取分馏窄馏分和残渣的性质和组成对加工过程的影响。结果表明,加氢尾油的馏分不适宜作为裂解原料,可以作为催化裂化的原料。     

生物炭材料及其在水体中污染物去除领域的应用

<正>生物炭是由生物质在无氧或者缺氧条件下热处理得到的固体碳质材料,已广泛应用于土壤改良、土壤修复、水污染处理、作物增产、碳固定等领域。生物质热解碳化后形成的生物炭具有较高含量且稳定的碳,可降低由生物质燃烧和自然降解所产生的碳排放(碳负性)。施加到土壤中的生物炭可将碳储存在土壤中,并同时改良和(或)修复土壤。此外,生物质热解过程中产生的生物油和合成气可作为替代化石燃     

生物质废弃物资源化利用研究取得重要进展

正稻壳、锯末、麦秸秆、甘蔗渣、大豆秸秆等废弃生物质和有机固体废物既是环境污染物,同时也是可再生原料,可通过缺氧条件下的热解技术进行资源化利用,降解为一种"生物油"初级液体燃料。然而,热解生物油状态不稳定,易老化变质,成分复杂难以分离提质,热解产物价值较低,产品缺乏市场竞争力,严重阻碍了热解技术的商业化应用。