矿物质添加剂对玉米秸秆粉末催化热解特性的影响

依托自制生物质管式炉热解试验平台,以高速机械掺混的方式将添加剂与玉米秸秆粉末直接混合,在常速热解条件下探究不同添加剂(Na_2CO_3、CaO、Fe_2O_3)对玉米秸秆粉末的原位催化热解影响,分析计算试验数据得出:在玉米秸秆粉末热解过程中,3种添加剂均能不同程度降低液相产物产率,提高热解气中氢气产率,其中Na_2CO_3对液相产物的降低效果是CaO的1.5倍,Fe_2O_3的20倍,Na_2CO_3主要是催化促进热解气的产生,CaO则是促进焦炭的生成,并且二者的热解焦炭均有不同形式的结焦聚团,且CaO作用下的热解气低位热值较高,而Fe_2O_3对液相产物的降低效果较小;通过研究3种添加剂对玉米秸秆粉末的热解影响,为生物质催化热解中催化剂的选择和工矿企业废物利用提供了有价值的数据理论和方向。

生物炭负载Ca和Fe催化玉米秸秆热解挥发分重整提高产气率

为提升生物质炭对生物质热解挥发分的催化重整作用,以Fe_2O_3和CaO作为添加剂制备生物炭-Fe和生物炭-Ca催化剂对两者的催化重整能力进行了试验探讨。试验结果表明:无添加时的生物质炭对玉米秸秆颗粒热解挥发分催化作用明显,800℃时,液相产率较未使用催化剂时减少38.71%,最低可达21.49%。生物炭-Fe催化剂颗粒在800℃时液相产率下降至20.24%,产气率升至51.44%,同时,H2的体积分数增加,热解油中的有机物质被有效抑制;生物炭-Ca催化剂在800℃时液相产率和产气率分别为20.01%和51.96%。生物炭-Ca催化剂可以促进热解气中CH4的生成,降低CO2的体积分数。在本试验条件下,炭基催化剂对生物质热解挥发分催化重整的活性顺序依次为:生物炭-Ca>生物炭-Fe>生物质炭>无催化剂。

生物质炭对聚丙烯热解焦油降解作用分析

以玉米秸秆为原料,分别负载Fe_2O_3,Na_2CO_3,CaO得到生物质炭基催化剂,利用炭基催化剂对聚丙烯(PP)进行催化热解反应,采用FTIR和GC-MS方法对热解产物中的焦油进行分析,研究了液体产物产率和焦油成分的变化规律。实验结果表明,炭基催化剂可明显降低PP的液相产物产率,催化剂催化作用效果由大到小顺序为:炭-Na_2CO_3>炭-CaO>炭-Fe_2O_3>生物质炭。炭基催化剂均能促进焦油中醚类、酮类、取代苯、醇酚和芳香醚等裂解、重整,生成热解气和焦炭;可以促进取代苯脱甲基和芳香构化,促进醛类加成氧化成醇类和酸类。PP热解液相产物主要成分有苯、茚、萘、菲、烷烃、烯烃、环烯烃、芳香烃及其衍生物。采用炭-Na_2CO_3进行热解时,液体产物中十四烷相对含量很大,芳香类和含氧有机物种类增加,但含量降低,萘、苯酚及其衍生物的含量增加,菲的含量减小。

CeCl3催化作用下松木屑的热解特性分析

基于生物质热解理论,运用实验手段对松木屑在CeCl3催化作用下的热解失重特性进行探讨,应用阿伦尼乌斯公式和Coats-Redfern积分法理论拟合计算得到CeCl3催化作用下的热解反应动力学参数。采用热解管式炉对催化作用下的热解产物产率进行实验分析,实验过程以N2作为保护气氛,热解升温速率20℃/min、终温600℃,并考察催化剂添加量对热解效果的影响。实验结果表明,CeCl3对松木屑的热解具有显著催化作用,CeCl3能显著降低木屑的热解活化能,降低热解初温,使热解失重峰向低温移动,促进结炭反应,提高产炭率并且降低焦油产率,终温为600℃时,8%的CeCl3含量对松木屑催化热解效果最好,焦油产率下降10.36%,而焦炭产率提升9.25%。

Ca/Fe强化生物炭催化秸秆热解挥发分蒸汽重整产氢

该文以生物质基焦炭作为催化剂,对生物质热解挥发分的水蒸气催化重整问题进行探讨。为加强生物质炭的催化能力,以Fe2O3和CaO作为助剂,对比分析了生物质炭、炭-Fe和炭-Ca对热解挥发分的水蒸气催化重整作用。试验结果表明,随着温度的升高3种催化剂均能促进玉米秸秆颗粒热解挥发分中H2气体体积分数的增加。在800℃时,生物质炭、炭-Fe和炭-Ca挥发分中H2体积分数分别为34.53%、50.89%和41.54%,与无催化剂相比分别增加了7.30%、23.66%和14.31%,其中炭-Fe对于促进H2的生成效果最明显。炭-Ca催化剂的加入有助于提升热解气的热值,在800℃时热值达到14.22 MJ/m3。

玉米秸秆焦炭水蒸气强化气化制取富氢气体实验研究

选用Na2CO3、Fe2O3和CaO作为添加剂以强化生物质焦炭的制氢特性,设计并搭建一套高温水蒸气气化反应器,对不同反应温度下的玉米秸秆焦炭强化气化制氢问题进行实验探讨。实验结果表明:提升温度可有效提升气化气中H2含量。3种添加剂均能促进生物质炭水蒸气气化的H2体积分数,其中Na2CO3的效果最好。Na2CO3作用下,800℃时,H2的气体体积可达61.04%,较无添加时提升12.02%;Fe2O3作用下,800℃时,H2含量可增至49.07%,提升6.3%;CaO作用下H2的气体体积分数提升不明显。在950℃时,添加剂对气化提升产品气中H2含量的效果不明显,气化气中H2含量为62.53%。

炭基催化剂作用下玉米秸秆热解焦油降解

将Na2CO3、CaO和Fe2O3按10%(w)的比例分别加入到玉米秸秆粉末中,制备了炭-Fe2O3、炭-CaO、炭-Na2CO3等炭基催化剂,用于催化裂解玉米秸秆热解焦油,研究了热解温度及催化剂种类对焦油产率的影响以及焦油产物分布的变化,并对热解焦油进行FTIR和GC-MS分析,得到不同工况下热解焦油的主要成分及官能团含量。实验结果表明,随着温度的升高,焦油中芳香族化合物中的杂环类化合物含量呈现先减小后增大的趋势,800℃时含量为57.81%(w)。炭基催化剂对焦油含氧官能团具有降解作用,采用炭-CaO和炭-Fe2O3催化剂后,加强了对含氧官能团的降解,含氧官能团含量从无催化剂时的44.70%(w)分别降至11.36%(w)和13.19%(w)。

添加剂对玉米秸秆成型颗粒热解的原位催化影响

依托自制的生物质管式炉热解实验平台,选用Fe2O3和CaO作为添加剂,探究不同添加剂对玉米秸秆成型颗粒热解产物特性的影响。分析计算热解产物产率及热解气组分,并得出以下结论:添加剂原位催化玉米秸秆成型颗粒可显著提高热裂解深度,提高热解气产率,其中添加CaO的效果较Fe2O3好;750℃时,与无添加剂相比,添加Fe2O3和CaO后的热解气产率分别提高10.96%和36.73%;CaO的添加显著降低热解气中的CO2含量,热解气中H2和CnHm体积分数得到一定提升,750℃时热解气低位热值为11.73 MJ/Nm^3。

CeCl_(3)和CeO_(2)对松木屑的催化热解作用研究

以松木屑为研究对象,分别负载CeCl_(3)和CeO_(2)两种催化剂,制备松木屑原位催化热解原料,探究不同添加比例的CeCl_(3)和CeO_(2)两种催化剂在不同热解温度下对松木屑热解产物的产率和气体组分的影响。结果表明:在CeCl_(3)和CeO_(2)两种催化剂的催化作用下均能使热解气和焦炭产率增加、焦油产率减小,且随着两种催化剂添加比例的增加,松木屑热解产物的产率和气体组分均有所变化;在650℃的热解温度下,与无催化剂相比,当CeCl_(3)添加比为10.0%时焦油产率降低至53.05%,下降了11.70%,当CeCl_(3)添加比为7.5%时热解气产率达到最大值18.58%,当CeCl_(3)添加比为10.0%时焦炭产率为26.85%,增加了7.48%,热解气H_(2)和CO_(2)组分的百分比含量显著增加;当CeO_(2)添加比为7.5%时焦油产率达到最小值59.95%,下降了4.80%,当CeO_(2)添加比为10.0%时热解气产率增加了2.39%,当CeO_(2)添加比为10.0%时焦炭产率相对较大值为21.66%,增加了2.29%,各热解气组分的百分比含量变化较小;在原位催化热解中,CeCl_(3)催化剂的催化效果优于CeO_(2)催化剂。

KCl-Na_(2)CO_(3)-K_(2)CO_(3)熔盐系生物质热解产物产率变化规律

本文研究了氯化盐-碱金属-碳酸盐体系下生物质的热裂解规律,以熔盐体系作为催化剂和热载体,以温度(650~850℃)和熔盐/生物质比(盐质比)作为影响因素,松木颗粒热解三相产物产率作为评价指标,对KCl-Na_(2)CO_(3)-K_(2)CO_(3)熔盐系原位催化下的松木颗粒热解产物产率的变化规律进行探讨。研究表明,KCl-Na_(2)CO_(3)-K_(2)CO_(3)熔盐体系能够在降低颗粒物热解产生液相产物的同时还能增加其气相产物的产率,并且所需反应温度较低。随着熔盐/生物质比的增加,热解液相产物明显减少,气相产物明显增加。

Gas Characteristics of Pine Sawdust Catalyzed Pyrolysis by Additives

In order to effectively investigate the variation of gas production characteristics of biomass under normal-speed pyrolysis conditions,the gas production rate,gas production component yield and gas production calorific value of pine sawdust with adding Na_(2)CO_(3),CaO and Fe_(2)O_(3)were systematically analyzed.In the experiment,an improved tube furnace was used to research the pyrolysis process with the temperature from 350℃to 750℃.The results indicate that the gas yield rises with the increase of temperature without additives,reaching 19.59%at 750℃.The liquid yield reaches 59.38%at 450℃and then the yield change is small.CaO increases the calorific value of the pyrolysis product gas due to the adsorption of CO_(2).Na_(2)CO_(3)is fused with inorganic substances in the biomass to form a char skeleton structure.The effect of Fe2O3 on H2 is more obvious at higher temperature.Na_(2)CO_(3)has the most obvious effect on the pyrolysis of pine sawdust among the discussed additives,which effectively promotes the production of H_(2).