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微波辅助生物质焦炭诱导甲苯裂解和重整试验

农业机械学报 2015年第10期46卷 229-234,303页

作者：李龙之宋占龙马春元赵希强王孚懋孔祥强山东科技大学机械电子工程学院青岛266590 山东大学燃煤污染物减排国家工程实验室济南250061

选用甲苯模拟焦油芳香环物质,研究微波辅助生物质焦炭诱导甲苯裂解和重整反应规律、产物特性和焦炭变化。试验结果表明,焦炭对甲苯裂解有催化作用,微波环境易于甲苯裂解。甲苯裂解率和氢气选择性与温度正相关,750℃是适宜的温度选项,此... 详细信息

选用甲苯模拟焦油芳香环物质,研究微波辅助生物质焦炭诱导甲苯裂解和重整反应规律、产物特性和焦炭变化。试验结果表明,焦炭对甲苯裂解有催化作用,微波环境易于甲苯裂解。甲苯裂解率和氢气选择性与温度正相关,750℃是适宜的温度选项,此温度下裂解率与氢气选择性分别为92.77%和91.94%,此后无明显变化。通入CO2促使甲苯重整制备合成气,700℃最高转化率92.03%和最大合成气收率91.30%均在CO2流量为80 m L/min时实现,H2/CO值随CO2流量的加大而降低直至0.22。通入CO2导致焦炭碳质量变化率增加,700℃最高达5.42%,此部分碳转化合成气,对合成气产率的贡献率最高可达15.40%。通入CO2可减缓积碳对甲苯转化的不利影响。

关键词：焦油生物质焦炭微波重整合成气

CO_(2)气氛下生物质焦炭颗粒催化气化表观动力学研究

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应用化工 2021年第7期50卷 1883-1887,1899页

作者：李港辉庞赟佶翟茂森陈义胜陈宏鹏内蒙古科技大学能源与环境学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区高效洁净燃烧重点实验室内蒙古包头014010

将催化剂CaO、Fe_(2)O_(3)和Na_(2)CO_(3)负载至焦炭颗粒内部,利用等温失重法进行焦炭颗粒气化动力学实验,确定CO_(2)气氛下焦炭气化反应机理函数;并通过SEM和比表面积分析,探究催化剂对焦炭表面和内部形貌的影响。结果表明,在CO_(2)气... 详细信息

将催化剂CaO、Fe_(2)O_(3)和Na_(2)CO_(3)负载至焦炭颗粒内部,利用等温失重法进行焦炭颗粒气化动力学实验,确定CO_(2)气氛下焦炭气化反应机理函数;并通过SEM和比表面积分析,探究催化剂对焦炭表面和内部形貌的影响。结果表明,在CO_(2)气氛下,生物质焦炭颗粒气化遵循收缩圆柱体模型,并通过对lnA和活化能(E)线性拟合,遵循动力学补偿效应。三种催化剂都能够增大焦炭的比表面积,对焦炭形貌变化起到不同程度的影响,都能降低气化反应活化能,对反应起到明显的催化作用,其催化作用强弱顺序为Na_(2)CO_(3)>CaO>Fe_(2)O_(3)。

关键词：生物质焦炭气化催化动力学收缩圆柱体模型

高温高压气流床气化炉中生物质焦炭的孔结构特征及活性试验

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南京工业大学学报（自然科学版） 2021年第6期43卷 766-771,776页

作者：冯飞 KRISHNAMOORTHY Vijayaragavan PISUPATI Sarma V 南京科技职业学院建筑与艺术设计学院江苏南京210048 宾州州立大学帕克分校美国斯泰特科利奇16802

为探讨生物质在高温高压气流床气化炉(HTPEFG)中气化后的焦炭表面结构变化,在连续运行的气化炉中制备生物质焦炭样品,对其进行工业分析、振实密度测定、N2吸附脱附测试,并在高压热分析仪(HPTGA)中开展生物质焦炭初步的气化活性测试。结... 详细信息

为探讨生物质在高温高压气流床气化炉(HTPEFG)中气化后的焦炭表面结构变化,在连续运行的气化炉中制备生物质焦炭样品,对其进行工业分析、振实密度测定、N2吸附脱附测试,并在高压热分析仪(HPTGA)中开展生物质焦炭初步的气化活性测试。结果表明:经气化后,生物质焦炭的主要成分为固定碳、挥发分和灰分,其中固定碳成分最高,而大部分的挥发分虽然析出,但仍有残留,说明较高的气化压力阻碍了挥发分从焦炭中析出。与生物质原料相比,焦炭的振实密度明显上升,且在较高气化压力下制备的焦炭样品振实密度更大。焦炭样品中分布着较多的介孔,而微孔较少。气化压力较大时,焦炭的比表面积和孔容较小,而其平均孔径则相对较大。气化压力从0.63 MPa增大到1.13 MPa时,比表面积和孔容分别减小了7.47%和22.22%,平均孔径增大了18.94%。生物质焦炭的碳转化率和反应活性始终呈线性上升的趋势,表明生物质焦炭的活性较好,可取得很高的气化效率。

关键词：气流床气化炉高温高压生物质焦炭振实密度活性测试碳转化率

氧气浓度和温度对生物质焦炭脱硝效率的影响研究

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环境工程 2014年第S1期32卷 1033-1036页

作者：云端中国大唐集团科技工程有限公司北京100097

再燃技术是在主燃区后喷入再燃燃料形成氧化性气氛的脱硝技术,是一种低成本的控制NOx排放的技术,将生物质作为再燃燃料可以降低了NOx的排放。生物质中Na、K、Fe含量较高,对再燃脱硝过程有重要影响,在固定床系统上,研究了氧气浓度和温度... 详细信息

再燃技术是在主燃区后喷入再燃燃料形成氧化性气氛的脱硝技术,是一种低成本的控制NOx排放的技术,将生物质作为再燃燃料可以降低了NOx的排放。生物质中Na、K、Fe含量较高,对再燃脱硝过程有重要影响,在固定床系统上,研究了氧气浓度和温度对生物质焦炭脱硝效率的影响,实验结果表明,当Na、K、Fe含量较高时O2对焦炭脱硝反应的促进作用不明显,由连续升温实验可以看出Na、K、Fe的存在使得焦炭脱硝反应所需温度降低,降低了反应的活化能。

关键词： Na、K、Fe 生物质焦炭脱硝效率

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冲天炉用生物质焦炭

世界钢铁 2013年第5期13卷 18-23页

作者： Guillermo Pea Chipatecua Saulo H Freitas Seabra da Rocha Peter Quicker 周海忠亚琛工业大学

铸造焦是冲天炉的主要燃料和碳化剂。鉴于焦炭价格较高和二氧化碳减排的压力,德国铸造业必须寻找一种焦煤的替代资源。开始于2010年1月的一个研究项目确定了以生物质残留物为基础开发合适的铸造焦替代物的框架。开发出来的生物质焦炭应... 详细信息

铸造焦是冲天炉的主要燃料和碳化剂。鉴于焦炭价格较高和二氧化碳减排的压力,德国铸造业必须寻找一种焦煤的替代资源。开始于2010年1月的一个研究项目确定了以生物质残留物为基础开发合适的铸造焦替代物的框架。开发出来的生物质焦炭应该像煤粉末压块一样,在冲天炉熔炼过程中没有质量损失和引起冶炼问题。在碳化炉中,一共对15个不同的生物质(如秸秆、木质残留物、坚果壳等)进行了碳化试验,并对它们的燃料特性(如灰分、成分、热值、微量元素含量)进行了分析。考虑收购成本、收购的难易程度并结合分析结果,选择了可以试验的原料,在连续回转窑反应器中进行高温分解试验。目前正在进行适应性和捣固试验并对不同结合剂进行测试,以便满足在冲天炉中的使用要求。为了证明生物质焦炭的实际性能,最终在工业化工厂进行了试验,将铸造焦的替代率提高到了50%,加入量约为20 t。基于与工厂合作项目的研究结果,将编制有关原材料选择、铸造焦替代物的碳化和成型(成块)的操作规程。

关键词：生物质高温分解回转窑反应器生物质焦炭铸造焦冲天炉

挥发分与焦炭的交互反应对生物质热解焦炭活性的影响

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挥发分与焦炭的交互反应对生物质热解焦炭活性的影响

作者：张海楠哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

生物质气化技术几年来受到了广泛的关注,而气化过程中存在气化温度过高造成气化效率低的问题。生物质中低温气化是生物质气化技术未来可持续发展的重要发展方向。将生物质热解与气化过程解耦,考察挥发分对焦炭气化活性的影响。本文针对... 详细信息

生物质气化技术几年来受到了广泛的关注,而气化过程中存在气化温度过高造成气化效率低的问题。生物质中低温气化是生物质气化技术未来可持续发展的重要发展方向。将生物质热解与气化过程解耦,考察挥发分对焦炭气化活性的影响。本文针对生物质热解条件下,挥发分与焦炭之间的交互反应对焦炭活性的影响展开研究。在快速热裂解仪及固定床/流化床实验系统上分别实现挥发分与焦炭之间无交互反应以及有交互反应下生物质稻壳热解实验。生物质稻壳热解温度选择700℃、750℃、800℃、850℃、900℃。利用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP—AES)研究生物质热解焦炭中的碱金属/碱土金属含量。利用傅里叶红外光谱(FTIR)研究不同条件下稻壳以及热解焦炭活性官能团结构特性。选择结构参数对于生物质及其热解焦炭结构变化进行半定量分析。研究结果显示,热解温度对焦炭中碱金属/碱土金属(AAEM)含量有重要影响。随着温度的升高,焦炭中K含量有大幅度减少。而热解温度升高,对焦炭中Mg、Ca含量影响较小。随着温度的升高,焦炭中Mg、Ca含量逐渐趋于稳定。交互反应对于焦炭中碱金属/碱土金属含量也有影响。交互反应条件下焦炭中K的赋存量要远小于无交互反应条件下。然而对于Ca、Mg这类碱土金属,交互反应对于其在焦炭中的含量影响不大。热解温度的升高会导致焦炭表面的活性官能团种类以及含量减少。焦炭的芳香化程度加深。交互反应条件下,焦炭表面的活性官能团种类以及含量较无交互反应下要少。而交互反应对于焦炭表面羧基的影响最为明显。交互反应使得焦炭中的羧基含量大大减少。对焦炭反应活性进行研究的结果表明,热解焦炭的活性随着热解温度的升高下降。在低于750℃时,焦炭的反应下降并不明显。在高于750℃时,活性有明显下降。交互反应对于焦炭活性有减弱作用,使得交互反应下焦炭的活性要远远小于无交互反应下焦炭的活性。

关键词：生物质焦炭交互反应碱金属/碱土金属化学结构反应活性

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生物质热解过程中焦炭物化结构演变特性

太阳能学报 2012年第8期33卷 1267-1272页

作者：陈应泉朱波王贤华胥广福杨海平陈汉平华中科技大学煤燃烧国家重点实验室武汉430074

利用比表面积孔径分析仪测定生物质热解焦炭的氮气等温吸附曲线并得到结构和孔径分布特性,同时对焦炭的形貌和微区化学组成进行深入分析。研究表明:随着热解终温的升高,生物质焦炭的孔隙结构变得复杂,600℃时焦炭的孔隙结构、比表面积... 详细信息

利用比表面积孔径分析仪测定生物质热解焦炭的氮气等温吸附曲线并得到结构和孔径分布特性,同时对焦炭的形貌和微区化学组成进行深入分析。研究表明:随着热解终温的升高,生物质焦炭的孔隙结构变得复杂,600℃时焦炭的孔隙结构、比表面积和吸附特性较好,1000℃时出现孔坍塌和融合现象,稻壳焦炭微区元素主要是C、O、Si和K,并在800℃时表面存在硅化物和碳化物两种不同的结构。

关键词：孔隙结构吸附曲线生物质焦炭孔径分布

生物质气化尾气CO_2联合微波重整甲苯制备合成气

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农业工程学报 2014年第23期30卷 268-274页

作者：李龙之宋占龙马春元王孚懋田原宇山东科技大学机械电子工程学院青岛266590 山东大学燃煤污染物减排国家工程实验室济南250061 山东科技大学化学与环境工程学院青岛266590

该文以甲苯为焦油模型化合物,利用生物质焦炭诱导其转化合成气,探讨加热方式和通入CO2对甲苯转化的影响。结果表明:同等工况下,微波加热(microwave heating,MH)下甲苯转化率高于常规加热(electrical heating,EH),甲苯转化率最大差值为15... 详细信息

该文以甲苯为焦油模型化合物,利用生物质焦炭诱导其转化合成气,探讨加热方式和通入CO2对甲苯转化的影响。结果表明:同等工况下,微波加热(microwave heating,MH)下甲苯转化率高于常规加热(electrical heating,EH),甲苯转化率最大差值为15.58%。通入CO2可促进甲苯转化,MH和EH下分别在CO2流量为80和40 m L/min达到最高转化率93.73%和82.13%。引入CO2可调控甲苯定向制备合成气,且对生物质焦炭造成碳损耗。损耗碳可转化合成气,且CO2通入量越高,其贡献越大。MH下合成气最大产率为173.66 m L/min,为裂解反应的5.68倍。甲苯裂解率持续降至49.0%,之后趋于稳定。甲苯重整转化率维持较高水平,140 min后开始减弱,同时合成气收率平缓降低。该文研究结果对高效利用焦油和减排CO2有借鉴意义。

关键词：微波重整反应焦油合成气生物质焦炭

稻秆焦炭热解和CO_2气化过程中碱金属和碱土金属的迁移

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燃料化学学报 2018年第1期46卷 27-33页

作者：赵海波宋蔷吴兴远姚强清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

研究了稻秆焦炭中碱金属与碱土金属(AAEMs)在N_2热解和CO_2气化气氛下的迁移过程。通过对不同热处理时间的固相样品分析,得到了两种气氛下AAEMs的迁移规律,并讨论了CO_2气化气氛对AAEMs迁移的影响机理。在两种气氛下,K的释放比例都随热... 详细信息

研究了稻秆焦炭中碱金属与碱土金属(AAEMs)在N_2热解和CO_2气化气氛下的迁移过程。通过对不同热处理时间的固相样品分析,得到了两种气氛下AAEMs的迁移规律,并讨论了CO_2气化气氛对AAEMs迁移的影响机理。在两种气氛下,K的释放比例都随热处理时间延长先快速增加,然后缓慢增加,而Ca和Mg的释放比例都很低。气化前期K的释放比例高于热解,气化后期K的释放比例与热解几乎相同。热解时,焦炭中酸溶K和Ca的比例先降低然后维持稳定,而酸溶Mg的比例几乎不变。气化时,酸溶K的比例先缓慢降低,然后迅速降低;酸溶Ca和Mg的比例则先增加后迅速降低。气化前期,酸溶AAEMs的比例要高于热解相同时间的焦炭样品;气化后期,酸溶AAEMs的比例则明显低于热解焦炭样品。CO_2通过与焦炭有机结构反应,促进了char-K的释放,提高了K的释放比例,也促进了难溶的有机结合的AAEMs分解为酸溶AAEMs;在焦炭气化后期,焦炭中的Si会与AAEMs反应生成难溶硅酸盐。

关键词：碱/碱土金属生物质焦炭热解气化