K/Ca催化木屑水蒸气气化制取富氢合成气

研制KOH/白云石复合催化剂,以松木屑为原料,在固定床气化炉中进行水蒸气气化实验,考察催化剂制备条件、反应温度、水蒸气流量、催化剂用量对气化合成气气体组分、产气率、产氢率及碳转化率等气化特性评价指标的影响,并对所研制的K/Ca复合催化剂进行SEM、XRD和孔隙结构分析。研究表明：K元素很好地负载在白云石上。由KOH质量分数6%、K/Ca物质的量比2∶1和煅烧温度900℃制备的K/Ca复合催化剂的催化性能最好。气化温度从600℃增加到750℃,H₂体积分数由40.70%增加至59.09%,产氢率由16.38 g/kg增加至90.64 g/kg,但继续升高温度会造成催化剂活性下降使得H₂体积分数和产氢率均有所下降。水蒸气流量由0.4 mL/min增加至1.0 mL/min时,H₂体积分数由52.75%增加至59.09%,产氢率由68.14 g/kg增加至90.64 g/kg,进一步增加水蒸气流量则会造成系统热量损失,使得H₂体积分数和产氢率均有不同程度的下降。催化剂与松木屑质量比值为0.3 g/g时,H...     

微波低温催化热解木屑制取可燃气研究

以可燃性气体为目的产物,在450~600℃低温条件下对木屑进行微波催化热解。考察了热解温度、催化剂种类以及催化剂用量对微波热解可燃气产量和热值的影响,并分析热解过程中各气体组分的变化趋势。结果表明:催化剂的加入可有效提高气体产率,不同催化剂对气体产率的影响顺序为:K2CO3Na OHNa2CO3Mg OCa ONa H2PO4Na2HPO4。在热解温度550℃、K2CO3用量(以木屑质量计)20%的条件下得到高产量的中热值可燃性气体,气体产率为62.65%,低位热值14.05 MJ/m3;且K2CO3作为催化剂时可得到较高的H/C的气体。     

生物质热解气化行为的研究

以固定床为气化反应器,对生物质水蒸气气化的特性进行了一系列实验研究。气化介质水蒸气为一定温度下的蒸汽,由一定流量的氮气载入反应体系内。实验探讨了采用杨木屑作为气化原料时,气化温度、以原料浸泡方式加入的催化剂类型、水蒸气加入量等主要参数对气体产量的影响。结果表明:在较高气化温度下,白云石催化剂中铁含量越多,比表面积越大,中孔越多,水蒸气加入量越多,对气化反应越有利。在原料量1500mg、反应温度900℃、水蒸气蒸发温度48℃、陕西白云石催化剂状态下得到的最高氢气产量为5.95mL/min。     

合成气制低碳混合醇单管放大试验的研究

选择生物质气化制低碳混合醇作为开发对象,在实验室完成了3 mL级低碳混合醇合成催化剂的筛选工作和寿命考察,进行了催化剂的放大制备;并将选定的催化剂应用于300 mL单管低碳醇合成装置,考察反应温度和循环比等对催化剂的CO转化率、总醇合成收率和C2+醇选择性的影响,对低碳醇合成工艺进行优化,结果表明:试验在压力5 MPa、温度280℃和进塔气流量3 000 L/h(空速10 000 h-1)条件下,CO转化率达30%,总醇和C2+醇选择性分别为50%和35%,总醇时空产率达0.215 kg/(kg.h)(相对于催化剂)。这为千吨级低碳醇合成中试奠定基础。     

Single-tube Amplification Test of Biomass-based Synthesis Gas to Prepare Mixed Alcohols

选择生物质气化制低碳混合醇作为开发对象,在实验室完成了3 mL级低碳混合醇合成催化剂的筛选工作和寿命考察,进行了催化剂的放大制备;并将选定的催化剂应用于300 mL单管低碳醇合成装置,考察反应温度和循环比等对催化剂的CO转化率、总醇合成收率和C2+醇选择性的影响,对低碳醇合成工艺进行优化,结果表明:试验在压力5 MPa、温度280℃和进塔气流量3000 L/h(空速10000 h-1)条件下,CO转化率达30％,总醇和C2+醇选择性分别为50％和35％,总醇时空产率达0.215 kg/( kg·h)(相对于催化剂).这为千吨级低碳醇合成中试奠定基础.     

生物质氧气气化制备中热值燃气的工艺优化及其示范工程

在高温固定床反应器中,进行松木屑氧气气化制备燃气特性研究,考察了气化温度和用量比(ER)对氧气气化制备燃气的热值、产气率以及燃气中各组分体积分数的影响。将获得的最佳工艺参数,在生物质气化制备燃气用于工业锅炉的示范工程中进行了调试和验证。研究结果表明：在气化温度850～950℃时,随着用量比的增加,燃气热值呈现先升高后降低的趋势,在用量比为0.24时,燃气热值最高;气化温度对木屑的氧气气化有显著的影响,气化温度升高,燃气热值以及燃气中H₂、CO、CH₄体积分数随之升高,产气率先升高后降低,在900℃时达到最高。气化温度900℃、用量比0.24为最佳的气化条件,此时气化制备的燃气热值为13.14 MJ/m³,产气率为0.98 L/g,燃气中H₂、CO、CH₄和C₂H_m的体积分数分别为17.64%、 39.78%、 12.45%和2.76%。将该参数应用于示范工程得到燃气热值为10.90 MJ/m³,产气率约为1.02...     

松木屑加压水蒸气气化研究

在温度为800、850、900和950℃,压力为0.1～0.6 MPa的条件下,考察了一定流量的水蒸气和松木屑反应产生合成气的气体组分和产量的变化规律.实验结果表明高温能够增加反应速率并且有利于产生富氢燃气,氢气的含量在气体中最高,超过了50％;同时,随着温度增加,合成气中H2和CO的浓度逐渐增加,CO2和CH4的浓度逐渐减少.提高反应系统的压力,合成气气体的产量会增加而产生的焦油量减少,H2和CO2浓度出现增加趋势而CO和CH4的浓度出现减小趋势.     

CaO对木屑水蒸气气化制取富氢燃气的影响

以木屑为生物质原料,水蒸气为气化介质,CaO为催化剂,在固定床气化炉中进行生物质催化气化制取富氢燃气,考察了CaO与木屑中碳元素的物质的量比(n(Ca)/n(C))、气化温度和水蒸气流量对生物质水蒸气气化特性的影响。结果表明,当n(Ca)/n(C)由0增加至1.0时,H_2体积分数由45.58%增至58.62%,产气率由1.04 m~3/kg增至1.38 m~3/kg,当n(Ca)/n(C)继续增至1.5时,两者均有增加,但是变化不明显;气化温度从700℃增至750℃时,产气中H_2体积分数由51.78%增至58.62%,CO_2由19.89%降至12.60%,继续升高温度,H_2体积分数逐渐降低,燃气热值也降低;水蒸气流量由0.1 g/(min·g)增至0.34 g/(min·g)时,H_2的体积分数由58.62%增至62.55%,水蒸气流量继续增大时,H_2的体积分数和产氢率降低,燃气热值也降低。通过实验选择的最佳气化条件为以CaO为催化剂,n(Ca)/n(C)为1,气化温度750℃,水蒸气流量为0.34 g/(min·g),此时,制取的富氢燃气中H_2体积分数达到最大为62.55%,产氢率为85.08 g/kg,燃气热值为11.41 MJ/m~3。     

木屑高温水蒸气气化制备富氢燃气的特性研究

在高温固定床反应器内,无催化剂作用下,进行了木屑高温水蒸气气化制取富氢燃气的特性研究。实验主要研究3 g原料,反应温度(750～1 050℃)及水蒸气流量(0～1.5 g/min)对燃气组分、产氢率、燃气热值(QLHV)等气化过程评价指标的影响。实验结果表明:反应温度和水蒸气流量对燃气组分影响很大,较高的反应温度和加入适量的水蒸气有利于氢气的产生,但随着反应温度的升高和水蒸气流量的增加会使燃气热值降低。在1 000℃时,水蒸气流量为1.02 g/min时,燃气中氢气体积分数可达51.03%,产氢率为71.08 g/kg(以干燥基计,下同),为理论最大产氢率(172.02 g/kg)的41.32%。考虑到实际操作过程,在反应温度为850℃时,水蒸气流量的最佳值为1.02 g/min。木屑高温水蒸气气化所得燃气热值在11～13 MJ/m3范围内变化。研究结果证明,高温水蒸气气化是生物质制取富氢燃气的一种有效方法。     

-环糊精包合一体化技术研究

采用超临界CO2流体萃取技术,研究紫苏油提取工艺条件,利用β-环糊精超临界微胶囊技术,研究紫苏油超临界包合一体化工艺条件.研究结果表明,制备紫苏油微胶囊的优化条件为:紫苏籽超临界萃取紫苏油的超临界压力 23 MPa,β-环糊精最佳超临界包合压力 12 MPa;包合反应时间 180 min,包合反应温度 55 ℃,萃取剂CO2流量 40 L/min.按此条件制得的紫苏油环糊精包合物,α-亚麻酸包合率为 16.37 %,最高包合物质量分数为 16.42 %,最高包合比(β-环糊精与紫苏油物质的量比)达1.84: 1;平均包合物质量分数为 13.94 %,平均包合比1.55: 1.     

紫苏籽的超临界CO_2萃取及β-环糊精包合一体化技术研究

采用超临界CO2流体萃取技术,研究紫苏油提取工艺条件,利用β-环糊精超临界微胶囊技术,研究紫苏油超临界包合一体化工艺条件。研究结果表明,制备紫苏油微胶囊的优化条件为:紫苏籽超临界萃取紫苏油的超临界压力23 MPa,β-环糊精最佳超临界包合压力12 MPa;包合反应时间180 min,包合反应温度55℃,萃取剂CO2流量40 L/min。按此条件制得的紫苏油环糊精包合物,α-亚麻酸包合率为16.37%,最高包合物质量分数为16.42%,最高包合比(β-环糊精与紫苏油物质的量比)达1.84∶1;平均包合物质量分数为13.94%,平均包合比1.55∶1。     

木质原料催化气化机理和动力学研究(英文)

论述了以水蒸气或空气作气化剂将木屑和催化剂混和的气化反应,在实验室固化床反应器内完成全部研究工作。试验结果表明：以空气作气化剂时,ＣａＯ是一种最适宜的催化剂,以水蒸气作气化剂时,组合催化剂为最有效,依次为Ｋ２ＣＯ３ 、ＫＯＨ、Ｎａ２ＣＯ３ 和ＮａＯＨ。催化气化的反应速率常数和反应温度间关系符合Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ 公式。确定了适宜的催化剂用量。当气化反应温度为６２０ ～８８０ ℃时,催化气化反应速度比未加催化剂的快２ ～１４ 倍。此外,建立了反应速率、反应温度和催化剂用量间的方程式。该方程式可用来计算已知反应温度和催化剂用量条件的气化反应速率。反应速率的实际测定和计算值平均误差为４－３８ ％ 。     

生物质热解挥发分析出及动力学特性研究

采用热重分析仪研究稻壳、松木屑和玉米秸秆在热解终温600℃下的热解过程,并运用TG-FTIR研究其热解过程中挥发分气体的析出规律。结果表明:随热解温度升高,其热解反应固体残余率逐渐减少,产量具有较为明显的差异:稻壳(41.8%)玉米秸秆(29.3%)松木屑(20.8%)。有机气体在FTIR图谱中主要集中在1 000~2 000cm~(-1),醛类和酸类是吸光度峰值最大的气相产物。生物质热解油的主要形成阶段主要集中在300~520℃,为增大生物质热解油产量,最佳制油温度应控制在450℃左右。分别运用DAEM和F-W-O法对10、20、30、50℃/min下松木屑的热解进行动力学计算,求解的平均活化能分别为144.92kJ/mol和146.01kJ/mol,当转化率达到0.70时,对应的热解温度为450℃左右。     

杨木屑低浓度硫酸中温预处理提取木糖及其发酵

低酸中温预处理可选择性地水解溶出杨木屑中的木糖.正交试验结果显示,影响木糖提取得率的强度顺序为反应温度、固液比、反应时间和硫酸质量分数,影响抑制物产量的主要因素为反应温度和固液比,硫酸质量分数和反应时间的影响较弱.在预处理过程中生成的主要抑制物为乙酸,其次为甲酸和糠醛.基于技术经济分析,可采用100℃、2.0％硫酸、固...     

超临界 CO2 萃取落叶松木材挥发油的工艺研究

采用超临界CO2萃取技术萃取落叶松木材挥发油,以得率为考察指标,研究了萃取压力、萃取温度、CO2流量和萃取时间对得率的影响.确定了超临界CO2萃取落叶松木材挥发油的最佳工艺参数:萃取压力35MPa,萃取温度60℃,CO2流量10kg/h,萃取时间2h,在此条件下挥发油得率可达0.57%.     

纳米Pd组装介孔分子筛MCM-41催化松香加氢反应

以浸渍法将纳米金属Pd粒子负载到介孔纯硅分子筛MCM-41中,制得Pd/MCM-41催化剂.采用X射线衍射仪(XRD)和电子显微镜(TEM)对所合成的材料进行了表征.结果表明,纳米Pd已经成功引入到MCM-41分子筛中,并均匀分布在分子筛的孔道内,分子筛仍然保持良好的中孔结构.将Pd/MCM-41用来催化松香加氢反应,实验结果表明,Pd/MCM-41的催化活性和选择性均优于Ni/MCM-41和Pd/C.同时详细考察了反应时间、温度、氢气压力和催化剂用量等因素对反应的影响,得到了较佳的反应条件:松香与催化剂的质量比为1∶ 0.04(松香 5 g,催化剂 0.2 g),反应温度 180 ℃, 氢气压力 8 MPa,反应时间 4 h,制得的氢化松香产品中枞酸质量分数 1.0%,去氢枞酸质量分数 9.3%.     

加压条件下制备系列松香一元醇酯

以固体酸ZnO为催化剂,在加压条件下使松香与不同碳链长度的一元醇酯化反应,制备松香甲酯、正丁酯和正辛酯,探讨反应温度、反应压力、催化剂用量、原料配比及反应时间等对酯化反应的影响。结果表明:适宜的酯化反应工艺条件:①松香甲酯化反应:反应温度220℃,反应压力5.5 MPa,催化剂用量1%,醇酸比25∶1,反应时间5 h;②松香丁酯化反应:反应温度220℃,反应压力3.5 MPa,催化剂用量1%,醇酸比8∶1,反应时间5 h;③松香辛酯化反应:反应温度210℃,反应压力2.0 MPa,催化剂用量1%,醇酸比4∶1,反应时间5 h。加压条件下可以显著促进松香与一元醇的酯化反应,反应时间比常压下大大缩短,酯化率明显提高,压力对酯化反应影响效果与一元醇的碳数成正比,即辛醇>丁醇>甲醇。工业上常用的固体酸ZnO催化剂可用于松香与系列一元醇的加压酯化反应。     

西番莲籽油的超临界CO_2萃取及其特性分析

采用超临界CO2萃取(SCDE)技术从西番莲籽中提取油脂,探讨了萃取工艺条件对油脂提取率的影响,并对西番莲籽油的理化性质和脂肪酸组成进行了分析.研究结果表明,SCDE西番莲籽油的最佳工艺条件为:原料粒径 270 μm,萃取压力 20 MPa,萃取温度 50 ℃,分离釜Ⅰ温度 40 ℃、压力 8 MPa,分离釜Ⅱ温度 40 ℃,压力与CO2钢瓶的压力一致,萃取时间 3 h,在此条件下油脂得率达到了 25 % 以上.SCDE的西番莲籽油色泽明亮,澄清透明,其理化性质明显优于溶剂法提取的油脂,不饱和脂肪酸质量分数高达 89.43 %,其中亚油酸质量分数 72.69 %.     

木屑添加磷酸与氯化锌热解的DTA/TG曲线比较研究

应用差热天平对磷酸和氯化锌药品及分别添加磷酸和氯化锌的木屑、分离纤维素、分离木素热解过程的DTA TG曲线进行比较。分析结果表明 :磷酸和氯化锌两种试剂有相似的DTA TG曲线变化状况 ,两试剂也都较稳定 ;但在高温气化区间 ,磷酸试剂的起始气化温度、热解终温和残余量都明显高于氯化锌试剂。添加两种药品的木屑热解过程的DTA TG曲线变化相似 :在初期都催促炭化反应 ,在 2 0 0℃左右基本上完成炭化阶段 ;随着温度升高 ,进入主要活化温度区间 ,在高温区都发生气化反应。不同的是 :适宜的活化温度区间 ,H3PO4 -木屑明显比ZnCl2 -木屑宽。同时气化反应温度、热解终温及其残余量也是前者高 ,这说明磷酸保护炭体的作用比氯化锌强。添加两种药品对纤维素热解过程的影响 ,总体变化类同于对木屑的影响。同时 ,两种药品对纤维素热解的影响差异小。添加两种药品对木素热解的影响差别较大。磷酸影响着木素热解的全过程 ,不过影响程度不如纤维素和木屑。氯化锌对木素热解的初期促进炭化反应 ,但在热解的中、后期 ,尤其是后期基本上不起作用了。从DTA TG曲线比较分析 ,结合小型炭活化试验结果得知 ,在本试验下 ,磷酸法较佳温度是 4 0 0℃左右 ,氧化锌法是 5 0 0℃左右。     

生物质催化制备甲烷的反应路径和催化剂研究进展

甲烷是氢碳比最高的烃,也是一种具有较高燃烧热值的清洁能源。在生物质制备甲烷的方法中,生物质发酵法和生物质合成气发酵法因活性菌的温度敏感性而受到限制。因此,本文介绍了近年来生物质合成气催化制备甲烷的反应机理及相应的催化剂体系研究进展,重点讨论了合成气中CO甲烷化和CO 2甲烷化反应机理,以及催化剂中活性成分、载体、助剂对甲烷化的影响。同时,介绍了反应条件温和的生物质催化水热法,简述了反应路线及近年来的研究现状。最后,从技术的角度对该甲烷化的反应机理和高效、稳定的催化剂研究进行了展望。