生物质裂解油催化裂解精制机理研究(Ⅲ)——生物质裂解油模拟物的催化裂解机理

分析生物质油6种模拟物在裂解温度500℃,不同质量空速条件下的催化裂解产物。不含芳环的生物质油模拟物(乙酸、甲醇、环戊酮和糠醛)经过HZSM-5分子筛催化剂催化裂解后的产物中,均含有苯、萘、茚和多环芳烃及其衍生物,而苯酚和间甲酚经过HZSM-5分子筛催化裂解后,产物中主要是酚类化合物。根据模拟物催化裂解产物,推测不同类型化合物的催化裂解反应途径,说明生物质裂解油催化裂解精制反应过程主要发生脱氧和芳烃化反应,为生物质油催化裂解精制机理研究提供了理论依据。

生物质裂解油催化裂解精制机理研究(Ⅱ)——生物质油沥青质的分子模型

测定生物质裂解油和催化裂解精制油沥青质的平均分子质量和元素含量,计算两种沥青质基本结构单元的平均分子式。通过1H-NMR,13C-NMR波谱计算得到一系列平均结构参数,建立生物质裂解油和催化裂解精制油沥青质的分子模型,并用傅里叶变换红外光谱进行验证。分析结果表明:精制后的催化裂解精制油的沥青质含量减少,分子量降低,含氧官能团明显少于生物质裂解油沥青质,而芳环数目增加。由此可见,经过精制反应后的催化裂解精制油沥青质的分子量变小,氧含量降低,芳香度增加,从而会影响生物质油的品质。

生物质裂解油催化裂解精制机理研究(Ⅰ)——生物质裂解油及其催化裂解精制油的物性及组成

通过生物质裂解油和催化裂解精制油的物性和化学分析显示催化裂解精制油的密度、粘度、水含量较生物质裂解油明显降低,而pH值和热值明显提高。催化裂解精制油的碳含量较生物裂解油增加,氧含量降低。催化裂解精制油中的酸、醛、酮、糖和醇含量明显降低,酚和芳烃含量明显增加。说明经过催化裂解精制后的精制油的品质较精制前的生物裂解油明显提高。

生物质酸催化两步水解反应的研究

以松木木屑为原料,在自行设计的连续水解反应装置中进行稀硫酸催化连续水解的研究。通过正交试验法对木屑水解的反应条件进行优化,得到分别以木糖和葡萄糖为目标产物的较优工艺条件;以正交试验得到的工艺条件为基础,对木屑两步水解反应进行单因素分析,得到的最佳工艺分别为:反应温度170℃,反应时间5min,酸浓度1%,液固比7和反应温度190℃,反应时间7min,酸浓度3%,液固比9;通过分析半纤维素和纤维素的水解情况,探讨半纤维素水解对纤维素水解的促进作用机理。

生物质快速裂解油水蒸气催化重整制氢研究进展

可再生的氢能源作为化石资源的替代品是一个非常重要的途径,水蒸气催化重整生物质快速裂解获得的液体产物生物油是一种可行的制取可再生氢气的过程。本文介绍了生物油水蒸气催化重整反应机理与热力学分析,介绍了催化重整制氢过程催化剂、制氢工艺条件、代表性的反应器及工艺流程。指出水蒸气催化重整生物油制氢反应的主要约束条件是由于碳的沉积导致的催化剂失活。研究开发具有高活性、高选择性、寿命长、机械强度高容易再生的催化剂与制氢反应器是当前及今后研究的重要方向。

生物质气合成二甲醚实验研究

采用水蒸汽气化木屑制备生物质气,在下游的重整反应器内,通过两段催化重整焦油,焦油裂解率高得96.70%。在双功能催化剂JC207/HZSM-5催化剂上,对生物质气合成二甲醚进行了实验研究。利用原生物质气以及脱碳生物质气考察了不同温度、压力和空速对合成二甲醚的影响。结果表明,在260℃,4 MPa、2400 L/(kgcat·h)条件下,原生物质气的CO单程转化率达到67.95%,单位质量催化剂的最大二甲醚时空收率0.338g/(gcat·h)。脱碳生物质气的CO单程转化率达到75.52%,单位质量催化剂的最大二甲醚时空收率0.583g/(gcat·h)。

生物质水解发酵废水中钙离子的去除研究

采用二氧化碳与助剂A联合法对生物质水解发酵废水中Ca2+的去除进行了研究。研究表明,在助剂A的作用下,pH为9～10时,对Ca2+的去除效果较好,去除规律符合线性相关。同时,体系中的碳酸氢盐碱度和总碱度增长较大,为后续厌氧处理提供了良好的条件。

生物质制氢研究进展

在人类面临严重的能源危机与环境污染的背景下,生物质制氢是一项富有前景的制氢技术,已引起了世界各国研究者的普遍关注.主要介绍了目前国内外生物质制氢的研究现状和发展中存在的问题,为我国生物质能的发展和使用提供参考.

生物质制备生物油裂解反应器研究进展

生物质热裂解是生物质在隔绝空气的条件下,快速加热裂解,裂解蒸汽经快速冷却制得棕褐色液体产物。将生物质热解生成生物油,不仅便于运输和储存,而且还可以作为生产化工产品的原料。主要介绍了国内外生物质纤维素裂解制备生物油工艺、裂解反应器的特点等。就我国目前的技术,建议开发高效裂解工艺、新型高效反应器、研究反应机理以及开发高效催化剂等,从而降低生物质裂解油成本。

生物质稀酸水解技术研究进展

木质纤维素类生物质稀酸水解技术的发展已有半个多世纪的历史了,它是纤维素制乙醇技术中的关键.论述了稀酸水解技术的发展历史和研究现状,并对反映稀酸水解技术发展的几种反应器做了详细的阐述和对比.最后展望了稀酸水解技术未来的发展方向.

生物质裂解油技术研究进展

生物质是唯一能转化为液体燃料的可再生能源,生物质液化制取液体燃料及化学物品是生物质利用的主要发展方向。生物质液化主要包括裂解和高压液化两类。本文主要介绍了生物质纤维素裂解制备生物质裂解油的工艺、裂解反应器以及裂解油精制等。最后就我国目前的技术,提出了生物质制备裂解油的研究和发展趋势。

木质纤维素生物质制取燃料乙醇的化学预处理技术

介绍了木质纤维素生物质原料的组成及结构,并对制取燃料乙醇的各种化学预处理方法进行了综述和分析,对生物质化学预处理技术发展进行了展望。

酶酸联合水解玉米秸秆的实验研究

开发了一种通过酸酶联合水解处理玉米秸秆以得到可发酵单糖的工艺方法,进行了稀硫酸预处理玉米秸秆的研究。得到最佳的工艺条件,木糖收率达到84.90%。用纤维素酶水解酸处理过的玉米秸秆,考察了pH值、温度、时间对酶水解率的影响,结果表明:酶解温度为50℃,pH值为4.8,水解时间为60h时,酶水解率达到91.71%。该工艺达到了节能高效地转化玉米秸秆为可发酵单糖的目的。

铁炭微电解-Fenton试剂预处理纤维素发酵废水

采用铁炭微电解-Fenton试剂对高化学需氧量、高色度及高盐度的纤维素发酵废水进行了预处理研究。研究表明,铁炭微电解的最佳工艺条件为pH值为4～5,铁屑用量150 g/L,铁炭质量比为1∶2,反应时间1 h,曝气量30 mL/min;Fenton反应最佳条件为:pH值为5,H2O2投加量为4.5 mL/L,反应时间60 min,在此反应条件下,废水COD总去除率接近40%,色度去除率达81%,有效地去除了废水中影响乙醇发酵的4种抑制剂,改善了后续生化处理条件,提高了废水的可生化性。

生物油模型化合物催化裂解精制机理

采用糠醛作为生物油的模型化合物,以HZSM-5分子筛为催化剂,在500℃、重时空速5.0 h-1的条件下,研究了不同水含量下糠醛的催化裂解反应,并采用GC-MS分析了产物的组成。实验结果表明,糠醛催化裂解后生成了醛类、酮类、呋喃类、茚类、苯类、萘类及其衍生物;随原料中水含量的增加,糠醛容易发生环化反应,茚类、苯类和萘类的含量增加,醛类、酮类和呋喃类的含量降低。根据糠醛催化裂解产物分布推测了糠醛催化裂解反应机理,生物油中糠醛类化合物在催化裂解过程中主要发生脱羰基、脱羧基和环化反应。

铁炭曝气微电解预处理纤维素发酵废水

采用正交实验法对铁炭曝气微电解预处理纤维素发酵废水进行了研究,最佳工艺条件为pH4—5,铁屑用量150g·l-1,铁炭比1∶2,反应时间1h,曝气量30ml·min-1.在此条件下,CODCr去除率达25%左右,色度去除率达87.5%,有效地去除了影响乙醇发酵的四种抑制剂(乙酸、糠醛、乙酰丙酸、5-羟甲基糠醛),提高了废水的可生化性.同时考察了活性炭粒径大小、Cu的加入对微电解反应的影响.结果表明,粒径20—100目的活性炭有利于铁炭反应,铜的加入形成了铜-铁-炭双电解反应,提高了微电解效率.

生物质间接液化合成燃料二甲醚

在双功能催化剂JC207/HZSM-5上,对流化床内制备的生物质气脱碳后合成二甲醚进行了研究。结果表明,二甲醚时空产率在260℃达到最大;随反应压力升高而增大;随空速的增加,时空产率先增加后降低。同时发现,在合成二甲醚的生物质气中须把生物质气中二氧化碳降低到5%后才可以提高甲醇合成反应速率,进而提高二甲醚合成反应速率。

生物油催化裂解精制机理

采用乙酸为模型化合物,在裂解温度500℃,质量空速为5.0h-1,不同水含量条件下进行了催化裂解精制实验,并采用GC-MS分析了催化裂解液体产物.乙酸经过HZSM-5分子筛催化剂催化裂解后,产物中含有苯、萘、茚及其衍生物.根据乙酸催化裂解产物,推测了乙酸催化裂解精制反应途径,说明生物油催化裂解精制反应过程主要发生脱氧和芳烃化反应.

生物质连续稀酸催化水解反应装置中轴动密封装置的开发

转动轴的密封是生物质稀酸催化连续水解反应装置开发中的关键问题之一。通过分析动密封填料的密封原理和填料与轴的接触压力分布情况,确定了填料种类及材质,开发了该密封装置。该密封结构在高温和腐蚀性介质的工况下运转良好,具有结构简单紧凑、价格低廉的特点,并且通过模具弹簧提供动态压力,使密封部件的寿命得到了延长,有效地减少了人工和维修时间的损失。

玉米秸秆的渗滤式稀酸预处理

对玉米秸秆的渗滤式稀酸预处理进行了考察,通过对温度、酸浓度、渗滤速度、液固比等影响因素的实验分析,得到了优化的工艺条件:反应温度170℃,硫酸浓度0.25%,液固比为10:1,渗滤速度150mL/min,70%水解液排出后,渗滤速度降为100mL/min。水解液中木糖浓度达到22g/L,糖得率达到约80%。经过稀酸预处理后的玉米秸秆进行酶水解,纤维素转化率达到80%。