生物质热解焦油的性质与化学利用研究现状

介绍了生物质热解焦油的定义、性质及分析方法,简述了国内外生物质热解焦油的化学利用现状。生物质热解焦油是一种重要的化工材料,其单组分可用作重要的化学品,某些混合组分可用作抗氧化剂、抗聚合剂以及液体燃料等,并对未来生物质热解焦油的化学利用研究进行了展望。

林木生物质化学品的开发利用研究进展

生物质资源作为唯一可以替代石化资源合成高附加值化工产品的可再生资源,近年来成为国内外研究的热点。本文从林木生物质资源不同组分及其转化方法入手,重点介绍了淀粉基、木质纤维素基和油脂基化学品的开发利用现状,旨在为林木生物质化学品的进一步开发利用提供参考。

林业生物质化学利用信息服务导引平台的构建研究

通过对林业生物质化工行业研究的内容与特点、网络情报信息源类型、网站建设技术条件以及服务对象对网络信息的需求等相关信息的深入分析和研究,确立了以网址导航为主、信息服务为辅的林业生物质化学利用信息服务导引平台——生物质化学导航网的基本框架。在网址导航方面,分为网站自身类别属性组织的"网站导航"和按读者需求属性组织的"查询点津"两大栏目;在信息服务方面,集成了行业动态类栏目、服务与参与类栏目、辅助类服务栏目和相关索引类栏目等多种模块。主网页设计充分体现了网址导航和信息服务两大版块功能,同时满足了用户的常规上网需求。根据"生物质化学导航网"试运行阶段的效果测评,该导引平台的网站导航界面简洁、直观,功能比较完整,基本上实现了预期构建目标,可较好地为科技工作人员提供及时、准确而全面的信息检索服务。

水热法碱活化生物质乙醇木质素的化学结构变化

为了提高生物质乙醇木质素的反应活性,采用水热法在四种不同碱性条件下对生物质乙醇木质素进行催化活化处理。运用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1 H-NMR)、凝胶色谱(GPC)和有机元素分析手段研究了生物质乙醇木质素被四种碱(NaOH,KOH,K2CO3和Na2CO3)催化活化前后木质素的化学结构以及组分变化。FTIR结果表明生物质乙醇木质素碱经处理后,木质素的酚羟基特征吸收峰1 375cm-1都有明显增大趋势,醚键振动吸收峰1 116cm-1减弱,1 597和1 511cm-1处苯环骨架振动吸收峰强度变化很小;1 H-NMR分析结果表明酚羟基含量都有增大趋势,增加顺序为:KOH>NaOH>K2CO3>Na2CO3,其中KOH处理后的木质素酚羟基含量增加量为原木素的170%。这由于离子半径大的钾离子更容易与木质素β—O—4醚键上的氧形成加和物,进而发生醚键断裂反应,生成新的酚结构衍生物。GPC表明生物质乙醇木质素碱处理后分子量分布向低分子区域扩展,数均和重均分子量减小。元素分析结果显示木质素经过水热反应处理后,C含量都有所增加,而H和O含量则降低了,表明木质素经水热反应处理过程中有脱羧基作用,同时蛋白质的含量也有所降低,提高了木质素的纯度。这都有利于直接将木质素用于制备酚醛树脂胶黏剂。

木质纤维生物质热化学转化预处理技术研究进展

主要介绍了木质纤维生物质原料的组分,综述了物理法、物理-化学法和化学法3种预处理方式在木质纤维生物质热化学转化中应用的研究进展,并阐述了各预处理方式对原料和转化产物的影响,指出它们在应用方面的缺憾及限制,最后对木质纤维生物质的预处理方式进行了展望。

造纸污泥生物质资源化利用

造纸污泥是一种很有价值的生物质资源,对其开发利用既能解决二次环境污染问题,又能产生一定的经济效益。本文介绍了造纸污泥的分类及组成,综述了造纸污泥热解制油、热解气化、水热处理、制氢、焚烧发电、厌氧消化、农用、制备活性炭及吸附剂等国内外造纸污泥生物质利用的现状,并对中国造纸污泥的资源化利用进行了展望。

3000kW生物质锥形流化床气化发电系统工程设计及应用

本文主要论述了自主研发的3000kW生物质锥形流化床气化发电机组工程,对气化发电系统的工艺过程、设备设计要点及系统运行情况分别进行了阐述。研究设计的气化发电系统工程运行结果表明锥形流化床气化炉操作弹性大,分布锥结构很好地改善了气体分布状况,最佳气化温度为710～740℃。系统运行数据表明:生物质耗量为1.77kg/kWh,每公斤稻壳产气为1.62Nm3,系统总效率为15%,发电机转化效率25%。

实现纸业升级和生物质资源高值利用的有效方法:林基生物质精炼技术

传统的制浆造纸是最早利用林基生物质资源并专注于纸浆产品开发的工业,但能源消耗大,输出产品单一,经济和环境综合效益不高。基于林业的综合生物质精炼,可以在现有化学制浆厂成熟的工业化平台上进行产业升级,将更多的木材组分加以利用,转化为更多的化学制品和能量载体,实现林基生物质资源高效的工业化利用。

生物质热化学法制备富氢燃气的研究进展

从生物质热化学法制备富氢燃气的特点入手,对生物质催化气化制氢和超临界水气化制氢的方法进行了比较分析,综述了目前国内外生物质热化学制备富氢燃气的研究现状、进展和存在的问题,展望了我国生物质热化学法制备富氢燃气的发展前景,对研究方向和发展趋势提出了建议。

木质纤维生物质的电化学催化研究进展

电催化是一种可以将电能转化为化学能的清洁、高效转化技术。在生物质精炼的各种策略中,电催化主要通过电子从电极表面转移到反应底物,在阳极和阴极分别发生氧化和还原反应,将生物质衍生物转化为高附加值的产品。总结了几种代表性的木质纤维生物质衍生物,如糠醛、5-羟甲基糠醛(HMF)、木质素及其衍生物等,通过电催化反应转化为高附加值化学品的最新进展。其中,在生物质衍生物的电还原反应中,糠醛的电还原产物主要是糠醇和2-甲基呋喃,HMF的电还原产物主要包括2,5二甲基呋喃和2,5-二羟甲基四氢呋喃等;酚类化合物通过加氢脱氧可还原为高碳氧比、稳定的芳香烃类化学品;在生物质衍生物的电氧化反应中,糠酸是糠醛主要的电氧化产物,HMF主要的电氧化产物是为2,5-呋喃二羧酸;木质素可以通过电催化氧化转化为香兰素、愈创木酚等。讨论了电催化过程中的催化剂和反应参数(如电极电位、pH等)对生物质衍生物电催化效率的影响以及相应的反应机理,并对电催化应用于生物质高值化利用领域的发展趋势进行了展望。

木质纤维生物质加压液化制备烷基糖苷类精细化学品过程研究

以杨木为研究对象,阐明加压液化过程中木质纤维结构变化规律和产物的形成机理,合成理化性质相近的糖苷类化合物,为液化产物的高值化利用提供新的途径。结果表明:当m杨木∶m甲醇=1∶12、浓硫酸2.5%(以杨木质量为基准)、反应时间10 min、反应温度200℃的条件下,液化转化率为78.20%,甲基糖苷得率为57.76%。气相色谱仪-质谱联用仪(GC-MS)、液相色谱仪(HPLC)分析表明,在120～180℃之间主要是半纤维素分解,200℃后,以纤维素分解为主。X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)结果显示,在120～200℃之间,由于非结晶区木质素和半纤维素降解,液化残渣纤维结晶度相对提高20%～50%,当反应温度超过200℃,由于纤维素结晶区破坏,结晶度降低约12%。

生物质液化油分级产物的分离和综合利用研究

以浓硫酸为催化剂,采用甲醇-甘油复合溶剂,在高温高压的条件下对竹屑、杨木、桉木和松木进行液化,并且对液化产物进行了中和、过滤和旋转蒸发等一系列分级处理,并对液化固体残渣和气体产物进行分析。主要研究了以竹屑为原料的液化油的分级产物的组成及成分,研究结果表明:竹屑经甲醇-甘油液化,产物经过分级处理得到的主要产物为杂多酚、多糖苷和乙酰丙酸甲酯。多糖苷相主要含有多糖苷和未反应的甘油及其甘油聚合物,其中多糖苷主要为六元环吡喃糖苷,约占41.81%,甘油及其聚合物占47.27%;杂多酚相主要含有乙酰丙酸酯、杂多酚和甘油等化合物,其中甘油及其聚合物占38.04%,杂多酚相物质为难溶于水的焦油相的相对分子质量大的物质,约占杂多酚相的38.41%,并且杂多酚相的相对分子质量主要集中在990左右。

Coats-Redfern积分法研究生物质与煤单独热解和共热解动力学特性

采用Coats-Redfern积分法对生物质与煤单独热解和共热解过程进行动力学特性分析,考察了升温速率与反应级数在生物质与煤单独热解和共热解过程中对活化能的影响。结果表明,原料失重率在5%~80%的温度区间内,反应级数越高,反应温度越低,升温速率对热解积分曲线的影响越大,且随着升温速率的增加,热解积分曲线逐渐向高温区平移;在相同的温度段内选择不同的反应级数时,生物质热解积分曲线都可以呈现较好的线性关系,尤其是稻壳,选用的反应级数对拟合的结果影响不大;煤单独热解及煤与生物质共热解过程中,反应级数对拟合的结果影响比较明显,在较高反应级数时数据拟合程度都比较高,在较低反应级数时,拟合结果偏离直线形式,而且随着煤化程度的增加,拟合结果偏离直线形式越严重;生物质与煤共热解的拟合程度介于生物质与煤单独热解之间。通过分析动力学参数,发现生物质与煤在较低温度下协同反应效应较为明显,促进了共热解反应的进程。

生物质水蒸气气化制取富氢合成气及其应用的研究进展

生物质水蒸气气化是有效的热化学转化手段,可将原材料转化为富氢合成气,气体应用更加广泛,有替代化石能源制氢的潜在价值。不同的生物质资源气化和产氢能力存在差异,物料的选择对气化制取富氢合成气至关重要,而调整气化操作参数包括反应温度、水蒸气加入量、催化剂和吸收剂等可进一步优化合成气质量,提升氢气含量。本文首先综述了不同操作条件对生物质水蒸气气化制取富氢合成气的影响。其次,介绍了生物质炭气化制取富氢合成气的研究现状,炭气化可制得高品质的富氢合成气,但过程受动力学限制,需要加入催化剂以提升炭气化速率。文中还简述了以钾盐为催化剂时的催化机理,并展望了富氢合成气的应用,包括制备高纯氢应用于燃料电池和制备合成天然气。

生物质成型炭的制备及其性能研究

以生物质炭粉为原料制备成型炭燃料,考察了黏结剂种类、用量以及热处理温度对成型炭性能的影响。结果表明:羧甲基纤维素用作黏结剂制备得到的成型炭性能优于以淀粉为黏结剂制备的成型炭,并且得到最优的工艺条件为黏结剂添加量为6%,在200℃下热处理1 h。测定了制备得到的成型炭的理化性能,其固定碳质量分数可达到88.95%,热值为30.6 kJ/g,强度为99.83%。

生物质热解油中各成分的精制与应用(英文)

开发了一种新的生物质热解油精制方法。通过将生物质热解油加水预分离,得到水溶性组分和非水溶性组分分别加以利用。水溶性组分通过反应精馏的方法得到混合酯类化合物,收率21%(以生物原油计算)。非水溶性组分可以有两种方式进行加工利用:1)替代苯酚合成热塑性酚醛树脂,通过DSC性能分析,所合成的树脂满足常规树脂的应用要求;2)通过相转移催化法合成高品位液体燃料油,通过GC-MS分析,非水溶性组分中的羧基和酚羟基转化为相应的酯和醚类化合物,降低了生物油的酸性、提高了稳定性。

生物质炭水蒸气气化制取富氢合成气

以生物质炭为原料在上吸式固定床气化炉中进行水蒸气气化制备富氢合成气,考察了不同原料、粒径和催化剂对生物质炭水蒸气气化影响。结果表明,不同类型炭气化结果存在较大差异,其中木片炭气化结果最优,其次是玉米芯炭和稻壳炭,秸秆炭气化结果最差,木片炭产氢率最大为222.8g/kg。粒径的改变主要影响炭转化率,炭转化率随着粒径的增加呈增加趋势。通过炭吸收方式负载催化剂为有效的方法,其中在相同钾盐质量分数下,KOH催化能力较优于K_2CO_3,且气化速率为未加催化剂条件下的两倍。炭转化率随着碱液浓度的增加而增加,但浓度过高会增加灰分含量从而不利于产氢率,玉米芯炭催化气化最高产氢率为197.8g/kg,在碱质量分数为6%下获得。

生物质热解与气化制氢研究进展

介绍了生物质热解与气化制氢的原理和相应国内外研究进展,并提出了存在的问题和对未来的展望。

生物质酚醛泡沫塑料的研究进展

生物质酚醛泡沫塑料发展迅速,正受到国内外的广泛关注。综述了生物质在酚醛泡沫中的最新研究进展,重点介绍了腰果壳油、单宁和木质素在酚醛泡沫中的应用及其泡沫的性能。指出生物质的引入引起树脂黏度增加,并对生物质酚醛泡沫塑料的应用前景做了展望。

生物质炭粉成型工艺及燃烧性能

研究了炭粉压缩成型的工艺方法。通过选择合适的粘结剂使木炭粉、竹炭粉和稻壳炭粉压缩成型,经试验分析得到在木炭粉、竹炭粉和稻壳炭粉中加入粘结剂B的质量分数为6%、5%和4%。对制得的成型炭进行了真空高温热处理,显著提高了成型炭产品的固定碳含量,3种成型炭固定碳含量平均提高5%以上。测定了成型炭的燃烧特性,3种成型炭中以固定碳含量最高的木炭成型炭热效率最高,为35.2%;竹炭粉成型炭次之,为34.1%;固定碳含量最低的稻壳炭粉成型炭热效率最低,为26.3%。结果表明:在密实度接近的情况下,成型炭的固定碳含量是影响其热效率的关键因素。