生物质气化焦油催化裂解特性

以白云石为载体制备的Ni基催化剂对松木粉在700℃下气化产生的焦油进行了催化裂解实验研究，并与重油裂解催化剂进行了对比。结果表明：石油化工重油裂解催化剂对生物质气化焦油具有一定的催化裂解作用；Ni的掺入方式和催化剂的煅烧温度对催化剂的性能具有显著的影响。以100～120目白云石粉为载体，900℃下煅烧的Ni基催化剂在700℃(2下焦油裂解对H2和CH4具有很好的选择性(H2为78．3％，H2 CO为92．3％，CH4为2．3％)；100h老化实验显示H2/CO随催化剂活性降低而逐渐减小。     

生物质焦油及其馏分的成分分析

主要采用色谱-质谱联机(GC-MS)成分分析法对生物质焦油及其馏分试样进行成分分析。结果表明,生物质焦油及其馏分中含有多种可利用的化工原料,并且和柴油的主要成分相似,表明其在能源和化工利用方面存在可能性。     

Study of extraction and pyrolysis of Jordan tar sand

The extraction and pyrolysis of tar sand from Wadi Isal, Jordan have been investigated. Solvent type, mixing time, temperature, particle size and alkali concentration have been identified as important parameters for bitumen recovery. The results show that hot water extraction is ineffective since a small amount of bitumen has been obtained even at 80°C. Kerosene extraction shows a maximum bitumen recovery of about 43% at 80°C and 180–250 μm particle size. The kinetic parameters of pyrolysis have been determined based on first‐order rate expression and their values were in agreement with other published data in the literature. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

生物质气化过程中焦油形成机理的研究

以谷壳气化过程中产生焦油为研究对象,考查了在不同温度情况下的焦油组成变化。实验结果表明:温度的不同,气化过程中产生的焦油组成也不同,且随温度的升高,低温中形成的焦油组成会发生热裂解进行二次反应,生成新的焦油组成。通过对焦油的GC-MS分析说明,随温度升高,焦油组分的变化是一个脱氧且芳香化程度增大过程,当达到800℃以上时,焦油中的主要组份以多环芳烃为主,从而为生物质气化过程中焦油催化裂解催化剂的开发指明方向。     

生物质气化副产物(焦油)的能源特性实验研究

该文主要对农村生物质气化副产物（焦油）的馏程，发热量，粘度，闪点，燃点，碳氢元素含量等能源特性进行了实验研究，并根据实验结果探讨了焦油能源化利用途径，为开发出高效，适用的生物质气化系统的焦油综合利用技术提供重要的科学参考依据。     

生物质燃气中焦油净化的试验研究

对生物质燃气中焦油的净化进行试验研究,通过在喷淋塔前设置空冷塔的焦油净化系统,并以稻秸秆为原料考察热解温度对生物质燃气中焦油在空冷塔和喷淋塔中的分配情况及化学组成的影响。结果表明,生物质燃气中80%的焦油可在空冷塔中富集,当热解温度由500℃升至750℃时,空冷塔中焦油的占比由84.26%降至80.55%,喷淋塔中焦油占比由15.74%升至19.45%;生物质焦油中超过99%、81%、84%和93%的酚类化合物、烷烯烃、含氮化合物和含氧化合物(除酚类化合物外)在空冷塔中富集,而超过76%的芳烃及其衍生物在喷淋塔中富集。     

热解焦对生物质焦油催化裂解的影响

在小型固定床反应器上,以甲苯为模型化合物对生物质焦油在热解焦上的催化裂解反应进行了研究。重点考察了裂解温度、热解焦粒径尺寸、气相停留时间和水蒸气的流量对焦油的转化率和裂解气成分的影响。结果表明,高温条件下,热解焦对甲苯的裂解具有明显的催化作用。850℃时,所用的两种热解焦对甲苯的转化率分别达到了92.7%和97.0%,同时发现,较小粒径的热解焦和较长的气相停留时间更有利于甲苯的深度裂解。另外,随着水蒸气流量的增加,甲苯的转化率和气体中CO的产率均增大,但当蒸汽甲苯比(S/T)超过6.1时,继续增加水蒸气的流量,甲苯转化率并无明显地提高。     

整体式焦油裂解催化剂的制备及性能研究

以堇青石为载体,采用真空浸渍法制备整体式镍基催化剂,研究了不同干燥方法对整体式催化剂内表面活性组分轴向分布的影响及不同工艺条件下的催化性能。结果表明:微波干燥法所得催化剂内表面活性组分轴向分布最均匀;重时空速对焦油裂解率的影响较大,当重时空速为177kg/(h.m3)时,焦油裂解率高达92.62%,H2的体积分数为46.53%;在较低温度条件(700~800℃)下,催化温度对焦油裂解的影响较小,当催化温度上升到900℃时,焦油裂解率大幅上升,单位质量生物质气体产率高达1.22Nm3/kg。     

杨木屑热解过程及动力学研究

运用热重分析法研究了氮气下杨木屑的热解过程.在不同的升温速度(5、15、30℃/min)下,对热解TG、DTG、DSC曲线分析,得出杨木屑热解分干燥、预热解、热解和煅烧4个阶段,并且热解随着升温速度的提高出现了热滞后现象.最后通过比较1、1.5、2、3级反应动力学模型,确定1级反应为杨木屑热解的动力学模型,并求出了热解反应的活化能和频率因子.     

玉米秸秆燃烧过程及燃烧动力学分析

采用TG-DTA-DTG热分析联用技术对玉米秸秆在不同升温速率下进行了燃烧实验.考察了着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度等燃烧特征参数.根据对不同升温速率下玉米秸秆燃烧过程的分析,用双组分分阶段反应模型能够很好的描述玉米秸秆的燃烧过程.建立了玉米秸秆反应动力学方程,得到了在不同温度区间的燃烧动力学方程和表观活化能、频率因子等燃烧动力学参数,并提出了相应的燃烧机理.     

砂土中宽浅式复合筒型基础刚度退化试验研究

针对有分舱宽浅式复合筒型基础和无分舱宽浅式复合筒型基础,对2种不同结构形式的基础首先在干砂和饱和砂中进行单向水平加载试验,然后对其进行双向循环加载试验,研究2种不同结构形式的基础的动态承载能力和刚度退化现象。结果表明,分舱板的作用增强了宽浅式复合筒型基础的动态承载能力,提高了复合筒型基础的耗能能力,可延缓筒型基础的刚度退化。     

生物质炭催化裂解焦油的实验研究

通过实验方法研究了生物质炭对生物质热解焦油的催化特性。通过分析焦油裂解率在催化剂及其重量、蒸汽加入量和加入方式、氮气流量等条件下的变化可知:在蒸汽条件下,生物质炭对焦油有显著的催化裂解效果,最高焦油转化率可达96.1%。通过对实验条件下裂解产物、裂解气体积分数的分析可知,生物质炭和蒸汽可以促进热解产物里面的可凝结相转化为不可凝结的气体,并且导致气体组分体积分数的变化。裂解气中氢气产量增加较快,最高可达裂解气体积的50.2%。     

数值研究生物质焦油在旋风分离器中分离特性

借助CFD软件FLUENT对该工况下旋风分离器内部的气液两相流进行了数值模拟,其中连续相采用雷诺应力湍流模型(RSM),离散焦油液滴采用DPM模型,通过数值模拟得出了旋风分离器内部的静压场、轴向速度场与径向速度场的分布云图、液滴相的轨迹图和焦油液滴的分离与分级效率。数值计算结果表明,对于此结构的旋风分离器,分离器内部整体形成双层流动结构,近壁处径向速度与轴向速度相比较小,同时壁面对焦油液滴具有良好的捕集效果,适合用于生物质燃气焦油液滴的脱除。     

玉米秸秆沼渣热裂解及热动力学研究

采用热重法(TG)-微分热重法(DTG)-差热分析法(DTA)研究玉米秸秆沼渣热解过程及热裂解反应动力学特征和机理。研究结果表明玉米秸秆沼渣的失重过程分为吸附水蒸发阶段和秸秆裂解、挥发性物质蒸发阶段。热解过程中,加热速率对玉米秸秆沼渣热解有显著作用。使用FWO、KAS和Popescu方法计算出其热解活化能分别为233、359、358 kJ/mol。对41种常用热裂解动力学机理函数分析确定其热裂解动力学机理为三级方程g(α)=(1-α)-2。扫描时电子显微镜(SEM)分析表明,热裂解可破坏玉米秸秆沼渣的木质纤维束状结构,降低木质纤维中的木质素和半纤维素的质量分数,但效果随升温速度的增大而变差。     

生物质快速催化裂解的反应动力学

根据生物质在流化床中气化受热速率较高的特点,设计了生物质快速升温催化裂解实验系统,提出生 物质催化裂解动力学模型。研究假定的模型综合了三竞争反应模型和二次反应模型的特点,即生物质首先进行3 个平行的裂解反应,生成气体、焦炭和焦油,焦油再经二次裂解生成气体和焦炭;模型对于锯末、纤维素和木 质素的催化裂解适用比较准确;动力学反应级数n的数值在0．66-1．57之间,用镍基催化剂时,其n值要高于 使用锻烧白云石时求出的n值;当白云石应用温度高于800℃时,焦油裂解活化能才有显著降低,即白云石的使 用温度宜高于800℃。     

氨基础乙醇-水二元混合物相变蓄冷特性的动力学研究

采用等温DSC法对氨基乙醇—水二元混合物的蓄冷凝固特性进行了动力学分析,获得了该材料的结晶反应级数、反应速率常数、活化能等参数,并研究了添加剂对动力学参数的影响。结果表明,添加铝粉是提高该材料结晶反应速率的有效方法之一。     

氯化钾催化纤维素热裂解动力学研究

在差示热重分析仪上对生物质中最常见的金属元素钾的氯盐对纤维素热裂解动力学的催化效果进行了研究。试验发现氯化钾的存在影响到热失重初始阶段活性纤维素的生成过程，导致了热重曲线向低温侧移动，并且提高了焦炭的产率。结合Broido-Shafizadeh模型，对纤维素热解过程的催化作用机理进行探讨，发现纯纤维素主失重阶段呈现出连续反应模式，分别对应于活性纤维素和挥发分的生成过程，并随反应温度的提高两者依次成为整体失重过程的控制因素。钾盐的参与由于强烈催化了活性纤维素的生成反应，将控制反应转移到消耗过程的一对竞争反应中，分别对应于焦炭和挥发份的生成。对比纯纤维素的失重动力学参数，氯化钾对活性纤维素消耗过程中挥发份的生成反应和炭化反应均有强烈的催化效果。     

生物质半焦CO2气化反应动力学研究

采用热天平研究生物质半焦CO2气化反应动力学特性。考察半焦粒径、热解制焦温度以及热解制焦气氛对气化反应碳转化率的影响。采用随机孔模型、未反应芯缩核模型和混合模型对生物质半焦气化反应速率随碳转化率变化的趋势进行拟合,并求出半焦气化的动力学参数,结果表明随机孔模型的拟合效果最好。     

微反应器内甲醇水蒸气重整制氢动力学研究

采用自制微型反应器和常规颗粒催化剂在常压、温度为450~550K、水醇比为1.1~1.3的条件下,通过沿反应通道控制催化剂颗粒梯级分布进行了甲醇水蒸气重整制氢的动力学测试。结果表明,重整产物中CO含量较低,可采用甲醇和水反应生成二氧化碳和氢气的单速率动力学模型;通过数据处理,得到如下动力学方程:rSR=3.72×1010exp(-1069762/RT)P0.C6H7302OHP0.3707H2O。F统计检验表明所得动力学模型的复相关指数大于0.9,且F统计量比置信域为99%的临界F统计量大10倍以上。所得动力学方程为实测中微型反应器的优化设计提供了数学模型基础。     

竹质材料热解失重行为及其动力学研究

利用热重分析在不同升温速率(5~40 K.min-1)和氮气气氛下对两种竹质材料(毛竹和孝顺竹)的热解失重行为进行了研究。实验结果表明竹质材料在热解过程中可分为失水干燥、预热解、快速热解和残余物缓慢分解等4个阶段组成。快速热解阶段可由一级反应过程描述,根据一级反应由Coats-Redfern法计算毛竹和孝顺竹的平均活化能E分别为50.5kJ/mol和61.1kJ/mol。实验还表明加热速率越大,热解速度越快。