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大型海藻微波热解制氢特性研究

低碳化学与化工 2024年第1期49卷 119-124,132页

作者：吴爽丁巍巍刘瑞薛原王鑫泉州职业技术大学福建省清洁能源应用技术协同创新中心福建泉州362268 大连海洋大学海洋科技与环境学院辽宁大连116023 中石化(大连)石油化工研究院有限公司辽宁大连116045

大型海藻无需耕地、不含难热解的木质素,是降碳减排、生产小分子生物燃料的理想原料。对大型海藻(包括海带、蜈蚣藻、孔石莼和海黍子)进行微波热解,并与落叶松进行对比。研究了微波热解过程的升温行为、气体释放行为及氢气生成曲线,比... 详细信息

大型海藻无需耕地、不含难热解的木质素,是降碳减排、生产小分子生物燃料的理想原料。对大型海藻(包括海带、蜈蚣藻、孔石莼和海黍子)进行微波热解,并与落叶松进行对比。研究了微波热解过程的升温行为、气体释放行为及氢气生成曲线,比较了微波热解的产物分布、气体组成和气化指标,进一步利用Ca-Al(CaO-Al_(2)O_(3))吸附剂原位吸收海带微波热解产生的二氧化碳(CO_(2)),强化海带的定向转化制氢。结果表明,大型海藻比落叶松具有更快的升温行为、更好的制氢效果,尤其海带的氢气产率(16.40 g/kg)为落叶松的3倍。添加Ca-Al吸附剂能够进一步增强海带的微波热解制氢效率,当海带与Ca-Al吸附剂的质量比为1.0:3.0时,氢气产率达到44.24 g/kg,气化效率可达68.57%,气体产物中氢气含量高达77.24%。

关键词： Ca-Al吸附剂微波热解海带大型海藻氢气

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微波热解油砂的影响因素研究进展

山东化工 2024年第1期53卷 85-87页

作者：田冬梅李军王博超西安石油大学陕西西安710065 洛阳瑞泽石化工程有限公司河南洛阳471000

油砂作为非常规石油资源具有储量巨大、分布集中等优点,油砂的开发利用可有效缓解油气资源的压力。一种有别于传统电加热的新型加热方式——微波热解技术,具有选择性加热、方便快捷、消耗能量较小、对环境无污染等优点。通过对微波热解... 详细信息

油砂作为非常规石油资源具有储量巨大、分布集中等优点,油砂的开发利用可有效缓解油气资源的压力。一种有别于传统电加热的新型加热方式——微波热解技术,具有选择性加热、方便快捷、消耗能量较小、对环境无污染等优点。通过对微波热解过程中油砂产物分布的简要分析,总结了近年来影响油砂油产品产量的主要因素:原料特性、热解温度、热解时间、微波功率、真空度、微波吸收剂和惰性气体氛围等;最后,对利用微波进行油砂热解制油过程中尚需解决的问题及今后的发展方向进行了展望。

关键词：油砂微波热解影响因素

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微波热解木质生物质的研究进展

能源环境保护 2024年第2期38卷 57-66页

作者：蒋志伟刘鹏昊赵峻严凯中山大学环境科学与工程学院广东广州510006 广东工业大学环境科学与工程学院广东广州510006 香港浸会大学生物系中国香港999077 华南农业大学岭南现代农业科学与技术广东省实验室广东广州510642

随着化石资源的日益枯竭及环境污染问题的日益严峻,开发与利用环境友好的可再生资源受到广泛关注。木质生物质微波热解具有反应速率快、易于控制、安全无污染等优点,但是存在产物分布不均和经济价值不高等问题,严重制约了生物质能的全... 详细信息

随着化石资源的日益枯竭及环境污染问题的日益严峻,开发与利用环境友好的可再生资源受到广泛关注。木质生物质微波热解具有反应速率快、易于控制、安全无污染等优点,但是存在产物分布不均和经济价值不高等问题,严重制约了生物质能的全面与高效利用。系统地介绍了木质纤维素组分的结构,详细阐述了木质纤维素各组分的热解机制,并比较了微波热解与传统热解的差异,探讨了微波热解的影响因素以及微波催化热解木质纤维素的产物分布。此外,介绍不同种类催化剂(碳基材料、分子筛、金属氧化物等)在促进生物质微波热解中的作用,可以高效转化木质纤维素,优化微波热解产物的种类分布,并促进选择性生产特定高值化学品,以实现木质纤维素的资源化和高值化利用。最后,对木质纤维素热解未来研究方向和技术发展进行了展望。

关键词：木质纤维素生物质微波热解化学品催化

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水葫芦微波热解特性的实验研究

当代化工研究 2024年第6期 33-35页

作者：崔朝霖谢俊峰吴方哲杜禹潔朱志伟窦金孝辽宁科技大学化学工程学院辽宁省先进煤焦化技术重点实验室辽宁114051

水葫芦具有较高氢碳比,微波热解是其转化为清洁能源和高附加值化学品的有效方法。本文对水葫芦微波催化热解的特性进行较为系统的研究。实验结果表明:热解温度对生物油和热解气的总产率具有显著影响。随着温度的升高,生物油和热解气的... 详细信息

水葫芦具有较高氢碳比,微波热解是其转化为清洁能源和高附加值化学品的有效方法。本文对水葫芦微波催化热解的特性进行较为系统的研究。实验结果表明:热解温度对生物油和热解气的总产率具有显著影响。随着温度的升高,生物油和热解气的产率增加,在600℃时达到最大。水葫芦的微波热解产物焦油中主要包含大量单环芳香族化合物和醇类化合物等,轻气体主要是氢气和一氧化碳。升温速率对水葫芦微波热解产物的产率和组分具有影响,随着升温速率的提高,半焦的产率增加,生物油的产率降低。较快的升温速率也有利于直链烃和一氧化碳的生成。

关键词：水葫芦微波热解生物油热解气

油脂废弃物微波热解耦合催化加氢制备生物柴油的研究

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油脂废弃物微波热解耦合催化加氢制备生物柴油的研究

作者：王媛媛南昌大学

学位级别：硕士

油脂是人类生命活动中必不可少的物质,是我国粮油食品工业的重要组成部分。在油脂加工和利用过程中会产生大量的废弃皂脚和餐饮废油,属于油脂废弃物。油脂废弃物是工业生产的良好能量来源,合理的开发和利用既能缓解我国能源短缺现状,又... 详细信息

油脂是人类生命活动中必不可少的物质,是我国粮油食品工业的重要组成部分。在油脂加工和利用过程中会产生大量的废弃皂脚和餐饮废油,属于油脂废弃物。油脂废弃物是工业生产的良好能量来源,合理的开发和利用既能缓解我国能源短缺现状,又能解决其随意丢弃或掩埋带来的环境污染问题,这对“美丽中国”建设具有重要意义。在众多油脂废弃物处理技术中,热解技术具有良好的发展前景,但目前生产所得的生物油仍有一些缺陷,只能用作低品位生物燃料,需要催化加氢升级,将低品位生物燃料转化成高附加值液体燃料。针对上述问题,本论文首先系统的研究了不同种类餐饮废油的脂肪酸组成及有效氢碳比(H/Ceff)对微波热解产物组分的影响,明晰其热解制备芳烃的规律;而后针对其中一种餐饮废油进行不同碱/碱土金属皂化处理,制备了五种金属皂,并进行了微波加热和电加热热解的对比研究,探究了不同碱/碱土金属皂的热解特性及其热解产物组成的分布规律,明晰了碱/碱土金属离子与微波场之间的交互作用。最后,构筑了金属负载型催化剂,对上述碱/碱土金属皂的生物油进行催化加氢升级制备生物柴油并优化了工艺条件。在不同种类餐饮废油微波热解制备芳烃的特性研究中,以不同种类餐饮废油（玉米油、稻米油、菜籽油、葵花籽油、大豆油、调和油、花生油和棕榈油）为研究对象,在HZSM-5存在和不存在的情况下进行连续微波热解实验,比较了原料特性对热解产物的影响。研究发现餐饮废油的H/Ceff越高,热解所得生物油中含氧化合物相对含量就越低。餐饮废油的脂肪酸组成也影响热解产物组成,亚油酸能够促进环烷烃、抑制烯烃的生成;油酸中烯丙基C-C的键能较低,容易生成C9-C10烃类化合物。HZSM-5催化剂的使用能够显著提高生物油中甲苯和二甲苯的含量,尤其是二甲苯的含量。在不同种类碱/碱土金属皂微波加热和电加热热解的规律研究中,以不同种类碱/碱土金属为研究对象,探讨了其在微波加热和电加热热解中的热解特性。在微波热解过程中,锂皂、钠皂和钾皂均可以通过吸收微波升温至目标温度450℃,二价钙皂和镁皂无法升温至目标温度。电加热热解的用电量很高是微波热解的3-7倍,选用微波热解极性较强的原料能显著降低能量的投入。在生物油催化加氢制备生物柴油的过程研究中,以废弃皂脚微波热解所得的生物油（生物油的成分主要是烯烃、烷烃、芳烃和少量含氧化合物）作为原料,并制备了一系列金属负载型催化剂对生物油进行加氢脱氧提质,探讨了温度、催化载体、金属Ni负载量、氢气压力、反应时间等工况条件与加氢产物分布特征的关系。结果表明催化加氢实验在10%Ni-SAPO-34催化剂、加氢温度300℃、氢气压力2 MPa、反应时间2 h的条件下得到的生物柴油中链烷烃含量能够达到53.76%比生物油增加了46.39%,环烷烃含量为12.57%比生物油增加5.17%。显著提高了生物油中的饱和烷烃含量。

关键词：餐饮废油皂脚微波热解催化加氢生物柴油

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微波热解与常规热解处理油泥比较研究

精细石油化工 2022年第3期39卷 43-48页

作者：滕大勇中海油天津化工研究设计院有限公司天津300131

采用微波热解和常规热解对油泥进行处理,通过热解产物分布、热解油分析、热解固渣分析,以及热解不凝气分析对2种热解方式进行了比较。结果表明:常规热解较佳的热解条件是热解温度750℃、热解时间30 min,冷凝液产率76.45%,不凝气产率19.9... 详细信息

采用微波热解和常规热解对油泥进行处理,通过热解产物分布、热解油分析、热解固渣分析,以及热解不凝气分析对2种热解方式进行了比较。结果表明:常规热解较佳的热解条件是热解温度750℃、热解时间30 min,冷凝液产率76.45%,不凝气产率19.96%,固渣产率3.59%;微波热解较佳的热解条件是热解温度500℃、热解时间15 min,冷凝液产率85.93%,不凝气产率9.33%,固渣产率4.74%。微波加热热解油与常规热解相比,烃类含量低,醇、酮、酯等成分含量高;微波热解不凝气的产率在850℃达到最大值30.98%,高温微波热解利于进行不凝气的循环利用。微波热解固渣碘吸附最大值为531.2 mg/g,亚甲基蓝吸附最大值为384.08 mg/g,比表面积为55.36 m^(2)/g,均大于常规热解固渣。

关键词：油泥热解微波加热微波热解废物处理吸附

吸波剂协助低阶煤微波热解能量场分布数值模拟研究

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煤炭转化 2023年第3期46卷 13-24页

作者：关一宁吴雷周军刘田田杨甫蒋绪西安建筑科技大学化学与化工学院西安710055 陕西省煤田地质集团有限公司自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室西安710021 咸阳职业技术学院陕西咸阳712000

吸波剂协助煤微波热解技术可实现煤的清洁高效转化,吸波剂协助煤微波热解技术与数值模拟技术相结合,可进一步优化微波热解产物特性。将电磁场能量守恒方程、固体热传导方程和几何模型耦合,运用COMSOL软件建立了适用于吸波剂协助低阶煤... 详细信息

吸波剂协助煤微波热解技术可实现煤的清洁高效转化,吸波剂协助煤微波热解技术与数值模拟技术相结合,可进一步优化微波热解产物特性。将电磁场能量守恒方程、固体热传导方程和几何模型耦合,运用COMSOL软件建立了适用于吸波剂协助低阶煤微波热解反应的电磁-传热模型,考察了兰炭(BC)、Fe_(2)O_(3)和Fe_(2)O_(3)/BC三种不同种类吸波剂协助煤微波热解的微波腔体电场和煤样温度场的分布特性和强度变化,并与煤微波热解实验进行了对比验证。结果表明:吸波剂种类对微波腔体的电场和煤样的温度场的分布位置和分布区域形状没有显著影响,而对两者的分布区域面积和强度存在较大影响。吸波剂按对电场的分布区域面积和强度的影响从大到小依次为Fe_(2)O_(3)/BC、兰炭和Fe_(2)O_(3),煤样的温度场呈现出右高左低的分布趋势,且高温区域形状呈羽状。三种吸波剂中,Fe_(2)O_(3)/BC吸波剂的电场强度最大,约为9.79×10^(4)V/m,其煤样的温度场分布区域面积和煤样最高温也均最大。三种吸波剂模拟升温特性与实际微波热解升温特性相似,但Fe_(2)O_(3)吸波剂条件下热解最高温和终温模拟结果与实验结果差异最小,而Fe_(2)O_(3)/BC吸波剂条件下的模拟升温曲线与实验结果最为相似。

关键词：微波热解吸波剂能量场分布数值模拟低阶煤

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微波热解污泥富铁生物炭制备及其活化过硫酸盐降解磺胺甲恶唑的研究

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微波热解污泥富铁生物炭制备及其活化过硫酸盐降解磺胺甲恶唑的研...

作者：徐盼华中科技大学

学位级别：硕士

市政污泥产量高且成分复杂,兼具污染和资源属性。污泥热解能将污泥转化为生物炭、热解油和热解气,是一种极具前景的污泥处置方式。相较于传统热解,微波热解具有升温速率快,温度分布均匀等特点,近年来受到广泛关注。本文以Fenton调理脱... 详细信息

市政污泥产量高且成分复杂,兼具污染和资源属性。污泥热解能将污泥转化为生物炭、热解油和热解气,是一种极具前景的污泥处置方式。相较于传统热解,微波热解具有升温速率快,温度分布均匀等特点,近年来受到广泛关注。本文以Fenton调理脱水污泥为原料,研究微波热解关键参数及富铁生物炭催化剂对三相产物特性的影响规律;阐明热解温度对富铁生物炭表面结构及理化性质的影响机制,并揭示富铁生物炭活化过硫酸盐去除有机污染物的自由基和非自由基路径;最后对基于污泥预处理-污泥热解-污染物去除三个过程的污泥热解生物炭催化降解磺胺甲恶唑(Sulfamethoxazole,SMX)的工艺进行生命周期评价,为污泥热解及生物炭应用工艺改进提供参考依据。主要研究内容和结果如下:探究热解参数、Fenton调理、生物炭催化剂以及热解方式对热解三相产物特性的影响规律。热解温度对生物炭三相产率以及生物炭性质影响最为显著;Fenton调理引入的含铁物质同时发挥吸波作用和催化作用,并能显著促进固相有机物和生物油二次转化为热解气,使热解气产率由9.67%增加至21.76%;添加热解生物炭作为催化剂提升了污泥的升温速率,同时促进污泥有机物向液相产物的转化,催化剂添加量为20%时,生物炭产率降低13.56%,液相产物产率增加9.70%,气体产物增加3.85%。相较于传统热解,微波热解的合成气(H2+CO)产量较高,当热解温度为800℃时,微波热解合成气产量达传统热解的1.70倍。研究了Fenton调理富铁污泥生物炭(Fenton sludge biochar,FSBC)制备温度对其活化过一硫酸盐(Peroxymonosulfate,PMS)降解SMX性能的影响及降解机制。结果显示FSBC催化降解SMX的性能随其制备温度的升高先上升后下降,热解温度为800℃时SMX的去除率最高(98.45%,120 min);该体系具有较宽的pH适用性(pH2-10),且不易受常见阴离子及腐殖酸干扰,五次循环后SMX去除率依然在80%以上。FSBC800活化PMS体系对多种有机污染物,包括磺胺类、氯酚类以及染料类均有良好的去除效果(去除率>84.04%)。催化降解机理研究表明,SMX可通过自由基过程(·OH、SO4·-、O2·-)和非自由基过程(1O2和直接电子传递)去除,活性氧物种使SMX发生氨基硝基化、C—S键断裂、S—N键破裂、羟基化和恶唑环开环等反应,生成16种中间产物,对中间产物毒性分析发现,氨基硝基化,C—S键断裂,恶唑环发生开环和羟基化反应有效地降低了体系的残留毒性。建立基于污泥预处理-污泥热解-污染物去除三个过程的污泥热解生物炭催化降解SMX的工艺路线,并使用SimaPro软件对其进行生命周期评价。考察不同污泥干化预处理方法、热解方式、热解温度对工艺的环境影响,结果表明,Fenton调理能有效降低污泥干化预处理过程的环境有害影响,微波热解可显著降低热解过程的环境有害影响,热解温度的升高能够降低总工艺的环境影响。在污泥预处理、污泥热解以及污染物去除三个过程中,污染物去除过程对环境有害影响最大,主要原因是该过程中使用的PMS的生产过程存在较大的环境危害。灵敏度分析表明,所有项目中,PMS和电能对环境有害影响贡献最大,而热解过程产生的CH4对环境有利影响贡献最大。

关键词： Fenton调理污泥富铁生物炭微波热解过一硫酸盐磺胺甲恶唑生命周期评价

微波热解法制备的炭涂层对LiNi_(1/3)Mn_(1/3)Co_(1/3)O_2性能的影响(英文)

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2013年第10期23卷 2971-2976页

作者：韩亚梅张正富张利波彭金辉傅梦笔 C.SRINIVASAKANNAN 杜江昆明理工大学材料科学与工程学院昆明650093 昆明理工大学微波工程应用及装备技术国家地方联合工程实验室昆明650093 昆明理工大学非常规冶金教育部重点实验室昆明650093 Chemical Engineering Department The Petroleum Institute

报道了炭包覆锂离子电池正极材料LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2的新工艺。炭涂层由前驱体葡萄糖通过微波热解而形成。采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜、X射线荧光测试和恒流充放电测试来表征所制备的材料。XRD结果表明,炭包覆没有改变LiNi1/3Mn... 详细信息

报道了炭包覆锂离子电池正极材料LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2的新工艺。炭涂层由前驱体葡萄糖通过微波热解而形成。采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜、X射线荧光测试和恒流充放电测试来表征所制备的材料。XRD结果表明,炭包覆没有改变LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2材料的相结构。SEM结果表明,炭包覆的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2颗粒表面变得粗糙。充放电测试结果显示,炭包覆的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2的循环性能与未包覆的相比得到提高。炭包覆的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2在0.2C倍率下循环50次的容量保持率由84.8%提升到95.5%,且高倍率下材料的容量保持率得到提高。

关键词：锂离子电池正极材料炭涂层微波热解电化学性能