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熔融碱热解生物质制氢

化工进展 2010年第S1期29卷 190-194页

作者：沈琦何咏涛姬登祥艾宁计建炳浙江工业大学化学工程与材料学院生物质能源工程研究中心浙江杭州310032

利用熔融碱作为反应催化剂、分散剂和热载体,热解生物质原料制备富氢气体,提供了一种生物质制氢的新途径。在自行设计的生物质热解反应器中,以熔融碱NaOH热解水稻秸秆,初步探讨了熔融碱热解生物质制氢机理,考察了热解温度和热解反应时... 详细信息

利用熔融碱作为反应催化剂、分散剂和热载体,热解生物质原料制备富氢气体,提供了一种生物质制氢的新途径。在自行设计的生物质热解反应器中,以熔融碱NaOH热解水稻秸秆,初步探讨了熔融碱热解生物质制氢机理,考察了热解温度和热解反应时间等因素对生物质热解制氢过程的影响。结果表明:熔融碱热解生物质制备富氢气体,可以显著提高气体产物含量和氢产率,气体产物中氢含量随热解温度先降低后升高,而氢产率随之逐渐提高,在550℃时达70.82 g/kg生物质;氢含量和产率均随反应时间的增加而逐渐减小。研究对熔融碱热解生物质制氢具有一定的理论指导意义。

关键词：熔融碱生物质氢气热解温度反应时间

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熔融碱热裂解木屑的实验研究

熔融碱热裂解木屑的实验研究

作者：于平浙江工业大学

学位级别：硕士

开发和利用生物质能源可以有效缓解能源危机和降低环境污染。生物质热化学转化技术是当前生物质能利用的研究热点之一,其中生物质热裂解技术可以将低品位的生物质转化为高品质的液体燃料或者高附加值的化工产品而倍受关注。在生物质热... 详细信息

开发和利用生物质能源可以有效缓解能源危机和降低环境污染。生物质热化学转化技术是当前生物质能利用的研究热点之一,其中生物质热裂解技术可以将低品位的生物质转化为高品质的液体燃料或者高附加值的化工产品而倍受关注。在生物质热裂解过程中,热载体的选择是重要的研究课题之一。本文依托国家自然科学基金,选择锯木屑作为生物质原料,以熔融碱为热载体,在自行设计研制装置中进行了热裂解的实验研究。本文对生物质进行各种组分的定量测定,同时对生物质进行传统的工业和元素分析,得到了木质及秸秆类生物质宏观结构上的组成特征。以熔融碱NaOH为热载体,在自制的热裂解装置中进行了锯木屑热裂解实验,重点考察了温度、进料速率、载气流速、原料种类、无机盐对热裂解反应的影响,实验结果表明:随着热裂解温度的升高,生物炭产率增加,生物气产率降低,液体产率在13%～15%左右;在450℃时H2在热裂解气中的含量最高,为90.1%,当温度在500℃时,焦炭产率为29.8%。随着进料速度的增加,气体中氢气的含量先增高后降低,在进料速率为1.03g/min时,氢气占总气体总体积的89.7%,甲烷为10.3%;随载气流量的增加,氢气与甲烷的产率先升高后趋于平缓,在100L/h时,两种气体的产率分别为0.52L/g生物质和0.06L/g生物质。原料种类对热裂解气组成的影响不明显,但对热裂解产物有较显著的影响,锯木屑、桦木屑和杉木屑热裂解得到产率最高的分别是生物炭、生物气和生物油。在熔融的NaOH中添加无机盐对热裂解产物得率和组成分布有较显著的影响,FeCl3和COCl2能促进生物气和生物油的生成;ZnCl2促进了生物气的生成;无机盐促进了生物质热裂解反应中水的生成,提高了生物油的含水率,减少了生物油中组分。在生物质热裂解过程中,熔融碱吸收COx后变成碳酸盐,限制了熔融碱的循环使用,为了循环使用熔融碱,从热裂解的固体产物中分离高价值的成分,利用熔盐凝固点的不同,采用熔融结晶法,对模拟的热裂解产物NaOH和Na2CO3混合物进行分离,考察了稳定时间、分离温度、温控方法、摩尔组成和总质量对分离效果的影响。实验结果表明,在总质量不变,分离温度为320℃时,选择适宜的稳定时间为30min;直接降温有利于提高NaOH的浓度;适宜的分离温度会随着Na2CO3摩尔浓度的增大而升高。在混合熔盐质量不变,Na2C03摩尔含量为0.25时,适宜的分离温度为390℃,比Na2C03摩尔含量为0.1时温度提高了100℃。本文对木屑在熔融碱中热裂解进行了研究,并对熔盐回收利用进行了探索,为生物质热裂解和固态产物的分离提供了参考。

关键词：生物质木屑热裂解熔融碱熔融结晶

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熔融碱（盐）分解CFC-12研究

熔融碱（盐）分解CFC-12研究

作者：邹金宝昆明理工大学

学位级别：硕士

氟利昂(CFCs)的大量使用带来了破坏臭氧层和产生温室效应两大全球环境问题。解决氟利昂问题主要有三条途径,第一条途径是禁止氟利昂的生产和使用;第二条途径是开展氟利昂替代品合成的研究;第三条途径是将现有氟利昂转化为无害物质。前... 详细信息

氟利昂(CFCs)的大量使用带来了破坏臭氧层和产生温室效应两大全球环境问题。解决氟利昂问题主要有三条途径,第一条途径是禁止氟利昂的生产和使用;第二条途径是开展氟利昂替代品合成的研究;第三条途径是将现有氟利昂转化为无害物质。前两条已经被付诸实践,然而对于现存的氟利昂处理和处置还存在很多问题。论文研究了一种处理氟利昂的新方法,即采用熔融碱和熔融盐分解CFC-12,在进行大量实验研究后,对反应热力学,反应动力学以及反应机理进行了探讨。采用熔融碱分解CFC-12,选择使用的碱为NaOH, CFC-12被分解成NaF、NaCl、Na2CO3、H2O等,副产物被熔融NaOH吸收,大大减少二次污染,初步实现了氟利昂无害化处理。实验得出：用熔融NaOH分解CFC-12,在没有加入水蒸气时,出口浓度先减小后增大,60min后增大到与进口浓度相同;加入水蒸气反应后,出口浓度很小,分解效率达到了99%。CFC-12分解效率随着反应中加入水蒸气量增加而增大。NaOH对CFC-12分解很重要,当反应器中不加入NaOH时,反应器进出口浓度相同;用Na2CO3代替NaOH反应时,分解效果也不理想;只有用NaOH反应时效果才很好。所以CFC-12和NaOH, CFC-12和H2O之间的反应结果不理想,当CFC-12、NaOH、H2O三者反应时,CFC-12分解效果很好。在进气浓度小于81000mg/m3时,分解效率保持在99%以上,继续增大进气浓度后,分解效率下降。分解效率随着反应温度的提高而增大。在NaOH用量小于75g时,分解效率NaOH用量的增大而增大,继续增大NaOH用量后,分解效率增大趋势变得不显著。CFC-12分解效率随着进气流量的增大而逐步减小。在最优化实验条件下,分解效率均在99%以上。该工艺能99%处理CFC-12废气的进气浓度为2%,为处理高浓度CFC-12废气开发了简单、高效技术。而且CFC-12分解产生的副产物被熔融NaOH吸收,大大减少了二次污染。进行了熔融碱分解CFC-12工艺的效益分析。采用熔融盐分解CFC-12,选定的盐为CaCl2-NaCl盐,选定的催化剂为Al2(SO4)3和CuSO4。实验得出：在有水蒸气和不加入催化剂条件下,用CaCl2-NaCl盐分解CFC-12和H2O混合气体,分解效率最高可以达到80%,加入Al2(SO4)3催化剂后,分解效率得到提高,最高提高了20%。水蒸气是熔融盐分解CFC-12的重要条件,没有水蒸气条件下,出口浓度迅速增大到与进口浓度相同,加入水蒸气反应后,出口浓度很小,分解效率达到了99%。CFC-12分解效率随着进气浓度和进气流量的增大而减小,但随着反应温度的升高而增大。而且在同等条件下,Al2(SO4)3的催化活性要高于CuSO4催化剂。采用工业4#活性炭的吸附未反应的CFC-12废气,在常温下最大吸附容量可达201mg/g。熔融碱分解CFC-12为水解反应,H2O和NaOH对CFC-12分解很重要,CFC-12主要与OH-发生水解反应。熔融盐分解CFC-12反应为催化水解反应,CaCl2-NaCl盐,CaCl2-NaCl盐+Al2(SO4)3, CaCl2-NaCl盐+CuSO4都为催化剂。计算了熔融碱分解CFC-12和熔融盐分解CFC-12两个反应式的的ΔrHθm、ΔrSθm、ΔrGθm,两者ΔrGθm都小于0,均为自发反应,但常态下反应速率很慢,必须改变条件加快反应,还从动力学角度探讨了各实验因素对CFC-12分解效率的影响。

关键词：氟利昂熔融碱熔融盐分解机理热力学动力学

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熔融碱催化裂化小桐子油的试验研究

熔融碱催化裂化小桐子油的试验研究

作者：徐建忠昆明理工大学

学位级别：硕士

随着与日俱增的能源和环境危机,动植物油脂作为一种可再生的生物质资源,使用其加工转化为烃类燃料油得到广泛的关注。油脂的催化裂化被认为是制备烃类燃料油最有效的方法之一。用于催化裂化油脂的催化剂有很多,本文采用具有热载体和催... 详细信息

随着与日俱增的能源和环境危机,动植物油脂作为一种可再生的生物质资源,使用其加工转化为烃类燃料油得到广泛的关注。油脂的催化裂化被认为是制备烃类燃料油最有效的方法之一。用于催化裂化油脂的催化剂有很多,本文采用具有热载体和催化作用的NaOH和KOH熔融碱,在高压反应釜中,分别考察其对小桐子油催化裂化的影响。具体研究结论如下:(1)NaOH熔融碱催化裂化小桐子油的试验研究,考察反应温度、进料速率和搅拌速度对催化裂化反应的影响,得到较优试验条件为反应温度390℃,进料速率1.6mL·min和搅拌速度500r·min,液体产物产率为60.57%,酸值为0.45 mgKOH·g,密度为0.8442 g·cm,烷烃含量为55.49%,烯烃含量为29.48%,芳香烃含量为4.27%,含氧化合物含量为8.43%,C及以下的短链化合物含量为33.06%,C组分含量为34.50%,C组分含量为29.15%,C及以上的高分子化合物含量为0.96%;在较优试验条件下进行添加不同催化剂的研究,由结果可知,选择纯NaOH熔融碱比添加催化剂更有利于得到较高的液体产率和烷烃含量。(2)KOH熔融碱催化裂化小桐子油的试验研究,考察反应温度、进料速率和搅拌速度对催化裂化反应的影响,得到较优试验条件为反应温度390℃,进料速率1.4mL·min和搅拌速度500r·min,液体产物产率为56.75%,酸值为0.23mgKOH·g,密度为0.8659 g·cm,烷烃含量为27.22%,烯烃含量为26.33%,芳香烃含量为8.35%,含氧化合物含量为33.52%,C及以下的短链化合物的含量为3.34%,C组分的含量为47.58%,C组分的含量为44.16%,C及以上的高分子化合物含量为0.34%;在较优试验条件下进行添加不同催化剂的研究,由结果可知,添加CaO和FeO催化剂,可提高液体产率和降低液体产物酸值,同时增加烷烃和烯烃含量以及减少芳香烃和含氧化合物含量,添加MgO催化剂可以提高C及以下的短链化合物和C组分的含量,同时降低C长链化合物的含量;在较适宜条件下进行不同比例组成的NaOH-KOH复合熔融碱催化裂化小桐子油的试验,由结果可知,NaOH熔融碱比KOH熔融碱更利于得到较高品质的液体产物。(3)NaOH熔融碱催化裂化小桐子油的动力学研究,其反应活化能E=4.5228kJ·mol,频率因子A=0.1498min,动力学方程为=0.1498·e;由熔融碱催化裂化小桐子油所得液体产物成分分析可知,液体产物主要由烷烃、环烷烃、烯烃、二烯烃、芳香烃和含氧化合物组成,碳链主要分布在C,液体产物中含有少量的碳数在20以上的物质,认为此部分物质是短链化合物在高温作用下发生聚合反应生成;由反应机理分析可知,熔融碱不仅作为热载体为反应提供热量,更参与了反应,在熔融碱的作用下,更多的酮类和酯类物质通过脱羧或脱羰反应,转化为烷烃或烯烃,释放出一氧化碳或二氧化碳。本研究内容对熔融碱催化裂化油脂制备烃类燃料油有一定的指导作用。

关键词：熔融碱催化裂化小桐子油烃类燃料油动力学

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熔融碱热解生物质制氢

熔融碱热解生物质制氢

作者：沈琦浙江工业大学

学位级别：硕士

日益严重的能源和环境问题已经影响到了人类社会的发展,开发新清洁代替能源势在必行。生物质制氢是可再生能源研究的重要方向之一,本文利用熔融碱作为反应催化剂、分散剂和热载体,开展了熔融碱热解生物质制氢的相关研究,提供了一种生物... 详细信息

日益严重的能源和环境问题已经影响到了人类社会的发展,开发新清洁代替能源势在必行。生物质制氢是可再生能源研究的重要方向之一,本文利用熔融碱作为反应催化剂、分散剂和热载体,开展了熔融碱热解生物质制氢的相关研究,提供了一种生物质制氢的新途径。测定了杉木屑、桦木屑、红木屑、水稻秸秆、稻壳、油菜秸秆六种生物质原料的主要成分纤维素、半纤维素和木质素的含量;测定了各生物质原料主要元素及金属离子的含量;测定了各生物质原料中水分、挥发分等组成分布,为生物质热解研究提供了基础理论数据。采用热重分析法对水稻秸秆的热解失重规律以及反应动力学进行了实验研究;通过动力学计算方法计算水稻秸秆热解反应动力学活化能Ea和指前因子A等动力学参数,采用最佳拟合原则确定合适的反应级数,利用重量加权平均活化能计算整体活性。以水稻秸秆作为主要生物质原料,NaOH为主要熔融碱,利用自行设计的生物质热裂解装置,对熔融碱热解生物质制氢过程进行了比较全面系统的实验研究。根据实验装置与工艺的特点建立起系统的产物分析方法,尤其是对气体产物的定性定量方法。分别比较和分析了热解温度、生物质原料种类、熔融碱组成、载气流速、无机盐催化剂等实验条件和工艺参数对生物质热解制氢的影响。比较了熔融碱存在与否对水稻秸秆热解过程及产物组成的影响,在此基础上初步探讨了熔融碱热解水稻秸秆的反应机理。

关键词：熔融碱生物质氢气热解

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熔融碱一级分配器技术改造

氯碱工业 2015年第5期51卷 44-45页

作者：肖莉新疆天业(集团)有限公司新疆石河子832000

针对粒碱生产中熔融碱一级分配器存在的问题实施了技术改造,达到了预期效果。

关键词：粒碱熔融碱一级分配器

KOH-NaOH复合熔融碱热裂解水稻秸秆制取富氢气体

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化学工业与工程 2013年第4期30卷 1-5页

作者：吴靥汝姜洪涛沈琦计建炳浙江工业大学化学工程与材料学院浙江杭州310014

采用水稻秸秆为生物质原料,以氮气为保护气,以熔融碱为介质,在自行设计的热裂解反应器内进行快速热裂解制备富氢气体。考察了熔融NaOH、熔融KOH和不同比例的NaOH-KOH复合熔盐对水稻秸秆热裂解的产物分布、气体产物产率和组成含量的影响... 详细信息

采用水稻秸秆为生物质原料,以氮气为保护气,以熔融碱为介质,在自行设计的热裂解反应器内进行快速热裂解制备富氢气体。考察了熔融NaOH、熔融KOH和不同比例的NaOH-KOH复合熔盐对水稻秸秆热裂解的产物分布、气体产物产率和组成含量的影响。结果表明:相比之下,熔融KOH更有利于提高水稻秸秆热裂解气体产物中氢气含量。在1.013×105Pa、450℃和100 L/h的反应条件下,熔融KOH裂解水稻秸秆获得的气体产物中φ(H2)达到87.4%,每1 g生物质H2的产率达到0.7 L。

关键词：熔融碱生物质热裂解富氢气体

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钾碱厂熔融碱回收技术改造的效益分析

中国氯碱 2006年第10期 34-35页

作者：李春书刘恒军张岩峰邢矿集团金牛钾碱分公司河北邢台054000

由于蒸发制片碱装置停车、工艺装置的缺陷和钾碱自身的苛性造成大量熔融碱的流失,而增加了熔融碱回收装置。介绍了熔融碱回收装置创造的经济效益和在安全环境等方面的社会效益。

关键词：熔融碱技改碱回收装置经济效益

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熔融碱裂解甘油制氢研究

太阳能学报 2014年第4期35卷 721-725页

作者：唐强于凤文吕红云高龙超计建炳浙江工业大学化学工程与材料学院浙江省生物燃料利用技术研究重点实验室杭州310032

以熔融NaOH作为加热和反应介质进行甘油裂解制氢试验研究。讨论熔融碱对裂解产物分布的影响,考察不同进料方式、裂解温度、载气流速和进料速率等因素对甘油产氢气产率的影响。结果表明:熔融碱使产品气中只含有H2和CH4,其中H2的体积分数... 详细信息

以熔融NaOH作为加热和反应介质进行甘油裂解制氢试验研究。讨论熔融碱对裂解产物分布的影响,考察不同进料方式、裂解温度、载气流速和进料速率等因素对甘油产氢气产率的影响。结果表明:熔融碱使产品气中只含有H2和CH4,其中H2的体积分数达到90%以上;进料时保证甘油与熔融碱充分接触,可大幅减少结焦、脱水等副反应的发生;与载气流速和进料速率相比,裂解温度是影响甘油制氢的主要因素,在裂解温度425℃,载气流速100L/h,进料速率4.5g/min的最优条件下,甘油氢气产率为4.82mol H2/(mol甘油),达到理论产率的68.9%。

关键词：甘油裂解氢气熔融碱