生物原油炼制： 副产物内循环及水热自催化

利用高温高压条件模拟石油生成的生物质水热液化技术可用于制备生物原油,以替代日益枯竭的石油资源,然而副产物处置问题制约了其可持续发展。解决该问题的方法首先是通过水热定向催化调控减少副产物,然后集成各种技术将副产物尽可能原位资源化。基于此并依据生物炼制的思想,本文对一种集成几种水热技术炼制生物原油的模式进行了讨论。依据生物质水热液化副产物的特性,通过对固体产物水热合成制备催化剂、水相产物回用产生有机酸、气体产物分离或彻底氧化后水热还原生产有机酸等,可实现副产物内循环并强化自催化生成生物原油。指出该模式符合绿色化工的理念,对于加快规模化生产可替代石油的生物原油、缓解能源危机具有重要的参考意义。     

ZSM-5/SBA-15复合分子筛催化热解稻壳制备芳烃化合物研究

通过后合成法制备了ZSM-5/SBA-15复合分子筛,利用X射线衍射、透射电子显微镜、BET比表面积测试法和傅里叶变换红外光谱等表征方法对合成的分子筛催化剂进行了表征,在立式固定床反应器进行稻壳热解实验,分析了ZSM-5/SBA-15复合分子筛催化热解制备芳烃化合物的性能。结果表明:ZSM-5/SBA-15具有微-介孔复合结构;与未添加催化剂相比,催化剂的加入使得热解油中芳烃化合物(主要是苯、甲苯、二甲苯、萘和甲基萘等)的产率得到有效提高。此外,与ZSM-5相比,ZSM-5/SBA-15的加入提高了液体产物的产率,降低了气体产物的产率;而且单环芳烃(苯、甲苯和二甲苯)的产率和选择性都得到提高,单环芳烃选择性达到84.6%,与之相应的是多环芳烃的产率明显下降。     

AVL BOOST软件在生物质气体发动机性能计算上的应用

AVL BOOST软件是进行发动机循环和进排气系统计算，建立发动机模型的专用程序，一般用于汽油、柴油等液体燃料和天然气、氢等睢组分气体燃料发动机的性能计算。文章将该程序用于多组分低热值生物质燃气发动机，建立数学模型，进行了发动机性能计算，并与试验数据进行对比。结果表明，模拟值与试验值能较好吻合，从而验证了该工作模型的正确性，验证了AVL BOOST软件运用于生物质气体发动机整机和零部件的优化设计的可行性。     

纤维素典型热解产物生成机理研究进展

利用生物质热解来生产液体燃料和高价值化学品受到广泛的关注,对生物质组分热解机理的研究有助于对生物质热解规律的理解和对热解过程的调控。对纤维素热解及其典型热解产物如脱水糖类、呋喃类以及小分子化合物等的生成机理进行综述,并指出后续的研究应该选用合适的模化物;为实现纤维素的高值化利用,还应对纤维素在不同类型催化剂作用下的催化热解机理进行研究。     

层流炉反应管内气固两相流的实验研究

为研究层流炉反应管内气固两相流的运动规律,设计制造一套1∶1的冷态透明玻璃实验装置。在主气流氩气流量为1.0、1.5、2.0、2.5 m3/h时,利用粒子图像测试技术(PIV)对反应管内氩气流(以水蒸气为示踪粒子)和生物质半焦颗粒速度场进行测量。结果表明:在反应管中心处,氩气速度和生物质半焦颗粒的轴向速度相差较大,不能用氩气速度代替颗粒速度。通过对实验数据的分析计算,获得反应管内雷诺数与生物质半焦颗粒停留时间(无量纲处理后)的关联式。可将该结果用于计算热解挥发特性实验的颗粒停留时间,从而优化颗粒停留时间的计算方法,为建立更加合理的热解动力学模型提供依据。     

氮磷钾配施对甜高梁总糖和生物量的影响

采用田间小区试验的方法,用三因素五水平D-饱和优化设计,以辽宁沈抚污灌区的水稻土供试土壤,对氮磷钾肥用量与甜高梁总糖和生物量之间得关系进行研究,建立了甜高粱总糖和生物量的函数模型。结果表明：氮、磷、钾肥均能显著地提高甜高梁总糖和生物量,作用大小为氮和钾肥,磷肥次之。     

酸碱电位滴定法测定生物油中总酸含量

建立了一种快速测定生物油总酸含量的滴定方法。试验考察了生物油中醛、酮、酚等对分析结果的影响。结果表明,生物油的糠醛、乙酰丙酮、2-甲氧基苯酚等物质不会对滴定分析产生干扰作用。加标试验表明,乙酸的回收率为98.32%～101.9%,与GC-MS法相比,滴定法分析生物油的总酸含量更准确。该法用于生物油总酸含量测定时,具有很高的准确度,相对标准偏差为1.03%,可简便、灵敏地用于生物油总酸度的测定。     

生物质热裂解动力学的研究进展

综述了目前国内外生物质热裂解动力学在实验和理论方面的研究进展。着重介绍了生物质快速热解动力学模型小型装置的研究现状及特点,并对其进行了对比分析,阐明了该类反应器开发、设计及操作优化的关键。同时,也对现有的生物质热解模型作了归类和对比分析,指出了今后的研究方法和发展方向。     

钙对生物质/塑料混合物共热解特性及动力学的影响

为了探究Ca²⁺对生物质/塑料混合物热解的影响,采用热重分析法研究了Ca²⁺浸渍酸洗玉米秸秆(ACS)/高密度聚乙烯(HDPE)混合物(AHM)的热解特性。结果表明,Ca²⁺的添加,使得AHM的初始分解温度以及第一失重峰对应温度均有所降低;此外,由于Ca²⁺的添加,AHM的第二失重峰对应温度基本不变,最大失重速率有所增加。在430~510℃高温阶段,AHM中ACS和HDPE间存在明显的协同效应(ΔW:-2.2~9.5),且Ca²⁺的添加促进了该协同作用。动力学分析表明,HDPE,ACS以及xCa-ACS可用单个一级反应描述(R²>0.97);xCa-AHM可用3个连续的一级反应来描述(R²>0.95)。此外,Ca²⁺的存在使得AHM第一阶段和第二阶段的活化能降低,第三阶段的活化能增大。     

农林废物生物炭/高密度聚乙烯复合材料的制备与性能

利用稻壳、杨木在600℃下制备稻壳炭、杨木炭,以稻壳、稻壳炭、杨木、杨木炭为填料填充高密度聚乙烯(HDPE)制备复合材料,并对其性能进行测试分析。结果表明,跟稻壳、杨木相比,稻壳炭、杨木炭具有较高的含碳量、较大的比表面积、发达的孔隙结构及较低的极性;稻壳炭/HDPE复合材料的弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、拉伸模量分别为34.95 MPa、1.76 GPa、26.25 MPa、1.83 GPa,均高于稻壳/HDPE复合材料,杨木炭/HDPE复合材料的弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、拉伸模量分别为40.14 MPa、2.43 GPa、30.64 MPa、2.17 GPa,均高于杨木/HDPE复合材料;此外,稻壳炭/HDPE复合材料、杨木炭/HDPE复合材料的抗蠕变强度、抗应力松弛能力均高于稻壳/HDPE复合材料、杨木/HDPE复合材料。以上实验结果可为农林废物的高值化利用提供新的思路。