LNK三元熔盐热裂解水稻秸秆的研究

在熔融LiCl-NaCl-KCl(LNK)三元氯化熔盐作用下进行水稻秸秆热裂解的研究,考察了熔盐、裂解温度对热裂解产物产率和气相组成的影响,分别用气质联用仪(GC-MS)和气相色谱分析了液相和气相产物组成。结果表明:在LNK熔盐作用下,液相产物、固相产物和CO2含量增加,气相产物和CH4含量降低;液相产物产率随温度升高先增加后降低,460℃时产率最高为14.15%;气相产物以CO2,CH4,H2和CO为主,CO2含量随温度升高逐渐降低,CH4和H2含量逐渐增加;液相产物中的有机化合物以酮类、酚类和醛类为主,酮类随温度升高先增加后降低,酚类在540℃时最高;高温有利于酮类化合物的生成。碱金属盐促进酮类的生成,对酚类有一定的抑制作用。研究为秸秆类生物质资源的能源化和高值化利用提供了一定的参考。     

生物质等离子体气化研究

在热等离子体提供的高温、高能量反应环境中，进行生物质的快速热解气化研究。生物质的等离子体热解气化产物由固体残渣和气体组成，无焦油存在。气体产物中主要以化学合成气（H2和CO为主。增加水蒸气流量，H2和CO含量之和均在96％以上，且V（H2）／V（CO）比率为0．90～1．15，气体产率达到2．0L/g，碳的气相转化率很高。     

烘焙预处理对秸秆热解产物品质及能量分布的影响

以玉米秸秆为原料,研究烘焙温度(220、250和280℃)对秸秆热解产物产率、品质和能量分布的影响。结果表明:秸秆经220、250和280℃烘焙后,热解生物油水分相比原样分别降低11.4%、28.3%和41.8%;与此同时,生物油中酸类产物逐渐减少,酚类产物逐渐增多,生物油热值明显增大。烘焙对热解气中CH_4和H_2有一定促进作用,可燃气的热值逐渐增大。烘焙对生物质炭的化学组分无明显影响,但随着生物质炭产率的增大,其能量产率逐渐增大。烘焙脱氧预处理可改善生物油的品质、提高可燃气的热值、增大生物质炭的能量产率。     

稻壳连续热解特性研究

在自行研制的生物质连续热解反应装置上进行稻壳连续热解和二次裂解实验研究。随着稻壳热解温度的提高,炭产率降低,气体产率增加,液体产率先增加后减少;随着滞留时间的减少,炭产率、液体产率增加,气体产率减少。稻壳热解气以CO2和CO为主,且二者为竞争关系,热解温度提高,CO2产量降低,CH4、H2、C2H4、C2H6产量增加,CO的产率变化不大;滞留时间对热解气组分影响不大。二次裂解温度提高,裂解气中的H2、CH4、C2H4含量明显增加,二次裂解温度为800℃时,H2产率达到12%。稻壳500℃热解挥发物600℃二次裂解木醋液中醋酸含量高达49.44%,焦油中检测到的物质主要为丙酮和异丙醇。     

高温移动床废轮胎与生物质直接热解制气性能研究

对以不同比例组成的废轮胎与生物质均匀混合物在移动床内高温直接热解的制气性能进行了研究,考察了温度和废轮胎含量对产物产率、气体组分以及热值等影响。结果表明,温度对直接热解气产率和热值影响较大,温度越高,气体产率越大而热值越小;混合物中废轮胎含量增大,热解气中碳氢气体含量增多而含氧气体减少,气体产率逐渐减小而热值增大。温度升高,合成气(H2+CO)含量和H2/CO比值均增大;废轮胎含量增大,合成气(H2+CO)含量和H2/CO比值先增大后减小。当热解温度为1 000℃,废轮胎含量为35%时,热解产物中(H2+CO)含量最高为61%,且H2/CO的比值达到最大值为1.53,有利于作为工业合成气原料。同一温度下,混合物直接热解气热值远远高于生物质单独热解,说明废轮胎的掺入有助于优化热解气组成,提升燃气品质。     

熔融ZnCl2-KCl作用下生物质热裂解制生物燃料

在自制的热裂解装置中,以氮气(N2)为载气,研究物质的量之比为7∶6熔融Zn Cl2-KCl作用下生物质热裂解过程,考察无机添加剂、生物质原料及进料速率对生物质热裂解产物产率的影响,并采用气质联用仪(GC/MS)对液相产物组分进行分析。结果表明:Fe Cl3、Co Cl2和Ni Cl2分别对热裂解的气相、液相和固相产物生成的促进作用明显;在相同热裂解条件下,红木屑热裂解液相产物产率高于秸秆、果壳和油菜花;进料速率增加能促进固相和液相产物的生成,抑制气相产物的生成;热裂解液相产物主要以酮类、酯类、酚类和羧酸类为主,含氧量较高,需精制。     

木质素与高密度聚乙烯共热解特性研究

生物质与塑料共热解是一种非常有效的生物质利用方法之一,但由于生物质结构的复杂性,共热解过程的机理尚不明晰。木质素是生物质的主要组分之一,本文通过热重-质谱联用仪和裂解器-气相色谱质谱仪研究其与高密度聚乙烯共热解过程,获取共热解特性及热解产物分布特性,以揭示共热解过程机制。结果显示,木质素与高密度聚乙烯共热解过程存在协同效应,使得热解失重速率加快,热解固体残渣含量减少。共热解过程有利于CH₄、H₂O、CO和C₂H₄的生成,抑制CO₂的生成。同时,酚类、醇类和糖类等含氧化合物产量减少,烷烃和烯烃类化合物产量增加。结果表明,共热解过程会发生氢转移现象,氢与木质素衍生热解产物结合发生反应,从而抑制含氧化合物的生成,促进烷烃类和烯烃类化合物生成。     

核桃壳热裂解产物有机结构演变规律

采用TG-FTIR、Py-GC/MS对核桃壳热裂解过程及产物进行研究,利用1H-NMR和13C-NMR对热解炭结构进行分析,探讨热裂解产物有机结构演变规律。结果表明:核桃壳热裂解分为干燥脱水,快速热裂解和残余物缓慢热裂解三个阶段,快速热裂解阶段是主反应阶段,失重可达总失重的89%。不同热解温度下的液态产物成分不同,且随着热裂解温度的升高,低温下形成的热解液会发生二次反应生成新的热解液成分,热解温度由400℃升至600℃,液态产物完成了由酚类、醇类、酸类向酯类、芳香类的转化。升温核桃壳热裂解过程中的气态产物为H_2O,CO_2,CH_4和CO,在357℃时达到最大产量。随着热解温度由300℃升高到800℃,核桃壳热解炭由以苯环、烷烃链、甲氧基、羟基、羰基为主要结构转化为90%以上的芳香结构。     

黄豆秆两级连续热解特性研究

为优化生物质热解过程,获得更高品质的生物油,利用热裂解仪-气相色谱/质谱联用仪(Py-GC/MS)对黄豆秆进行两级连续热解研究,并利用热重分析仪(TG)研究黄豆秆在不同升温速率下的失重特性。结果表明:黄豆秆热失重过程主要分为4个阶段,其中200～450℃为主要的热解区间,此阶段内基本完成半纤维素和纤维素的热解。与单级热解相比,两级连续热解能减少组分间的相互作用和产物的二次反应,进而提高总可冷凝挥发性有机产物的产率。250℃和300℃时能提高各类产物的产率,尤其可显著提高酚类和芳香烃类等源于木质素的产物产率;而400℃和450℃时主要提高酸类、呋喃类和环戊烯酮类等源于半纤维素和纤维素的产物的含量和产率,有利于提高生物油的品质和分离利用。     

基于欧拉-欧拉多相流模型对生物质快速热裂解的数值模拟

基于欧拉-欧拉多相流方法,采用单步多元反应动力学模型研究了生物质在二维鼓泡流化床反应器中的快速热裂解反应,分析了反应器中颗粒流动、传热以及热裂解产物组成的分布规律。结果表明:气泡的流动有助于气体、石英砂和生物质的混合和热量交换;经过气体的对流换热和石英砂的接触导热,生物质温度迅速升高后发生热裂解,热裂解温度为750～850 K;计算得到的生物油、焦炭和不可冷凝气体的产率分别为59.2%、14.4%和22.1%。