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生物质与油浆共热解产物分布及相互作用

煤炭学报 2022年第1期47卷 480-488页

作者：黄伟郝泽光张乾高增林张宏文彭泽宇杨凯梁丽彤太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室山西太原030024

生物质作为一种全生命周期碳近零排放的可再生资源,从生物质中提取轻质燃料和化学品是实现碳达峰和碳中和的终极方向。将化石能源与生物质共转化是符合我国的基本国情、寻求化石能源和新能源优化组合的可行之路。以玉米秆(CS)与催化裂... 详细信息

生物质作为一种全生命周期碳近零排放的可再生资源,从生物质中提取轻质燃料和化学品是实现碳达峰和碳中和的终极方向。将化石能源与生物质共转化是符合我国的基本国情、寻求化石能源和新能源优化组合的可行之路。以玉米秆(CS)与催化裂化油浆(FCC)为原料,研究了2者共热解过程中的相互作用及生物质内在矿物质对产物分布和产物特性的影响。结果表明,不同比例的CS与FCC油浆共热解过程中的相互作用以聚合反应为主,导致所得半焦产率均有所增加,进一步分析发现反应过程中的相互作用增强了热解焦油中含氧化合物的脱除,促进了烃类物质的生成,提高了焦油产物的品质。其中,酚类物质含量明显降低,芳香烃中3~4个环的稠环芳烃增加较多,脂肪烃中碳原子数量大于13的烃类含量有所增加。当添加30%FCC时,共热解油中酚类物质较计算值减少约7%,芳香烃和脂肪烃含量分别高出约2%和9%。与脱矿CS相比,未脱矿的CS与FCC油浆共热解促进了焦油的生成,抑制了半焦和气体的产生。矿物质的存在对2者的相互作用具有增强效果,不仅促进了油浆的裂解,增强了生物质的脱氧反应,产生更多的烃类,而且减缓了自由基的聚合反应,改善了共热解体系中稠环化合物的缩聚程度。焦油中蓖系物含量减少,脂肪烃含量增加。热重实验评价表明,共热解所得的半焦气化反应活性明显提高,有利于后续的利用。

关键词：生物质 FCC油浆共热解相互作用

生物质油与蜡油在FCC装置中共炼产汽柴油的研究进展

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化工进展 2024年第10期43卷 5415-5426页

作者：徐维彬蒋迎花郑岚王玉琪吴乐西北大学化工学院陕西西安710069 西安市绿色氢能制储用一体化技术重点实验室陕西西安710069 广西大学广西石化资源加工及过程强化技术重点实验室广西南宁530004

将农林废弃物、藻类等生物质原料通过热化学转化和加氢裂化后可以制成生物汽柴油产品,因其具有可持续性和可再生性,可部分代替化石燃料。生物炼厂所得汽柴油产品的生产成本较高,如何降低其生产成本仍是目前研究的热点问题。由于生物炼... 详细信息

将农林废弃物、藻类等生物质原料通过热化学转化和加氢裂化后可以制成生物汽柴油产品,因其具有可持续性和可再生性,可部分代替化石燃料。生物炼厂所得汽柴油产品的生产成本较高,如何降低其生产成本仍是目前研究的热点问题。由于生物炼厂和传统炼厂均具有裂化和加氢装置且生物质油与蜡油理化性质相似,因此可考虑将生物质油与蜡油在流化床催化裂化(FCC)装置中共同炼制。本文围绕共炼过程的研究和相关的模拟研究,介绍了共炼过程、生物质的来源、生物油的制备方法、共炼机理,总结了共炼比例的影响、其技术放大现状以及生物质油氧含量对产品的影响,结合模拟研究,对其过程优化与评价作了说明,最后对存在的问题及未来的发展作了讨论。由此可知,共炼技术是一项具备技术可行性和经济可行性的绿色技术。

关键词：生物质生物质油蜡油共炼过程模拟优化

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生物质湿解过程中C和N的迁移行为研究

太阳能学报 2015年第8期36卷 1927-1932页

作者：郭淑青董向元刘开拓中原工学院能源与环境学院郑州450007

以麦秆、梧桐叶和草坪草为原料,采用小型湿解实验系统,考察不同温度(160、180、200、220、240℃)、60 min停留时间下3种湿解产物中C和N元素的分布形态及其迁移行为。研究发现:温度对生物质湿解产物分布有重要影响,高温有利于湿解液相产... 详细信息

以麦秆、梧桐叶和草坪草为原料,采用小型湿解实验系统,考察不同温度(160、180、200、220、240℃)、60 min停留时间下3种湿解产物中C和N元素的分布形态及其迁移行为。研究发现:温度对生物质湿解产物分布有重要影响,高温有利于湿解液相产物的生成,湿解固体富碳产物产量降低;随反应温度的升高,C以可溶性糖和有机可溶物形式进入液相中的比例明显增加,N和C的迁移特性稍有差异,当达到较高温度(>220℃)后,以可溶性氨态氮或硝态氮进入液相的比例急剧增加;3种生物质样品因其化学结构和组分的不同,其湿解过程中的产物分布及C和N的迁移对温度升高的响应依次增加。

关键词：生物质湿解 C N 迁移

生物质秸秆热重分析及几种动力学模型结果比较

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燃料化学学报 2003年第4期31卷 311-316页

作者：宋春财胡浩权朱盛维朱英华大连理工大学煤化工研究所辽宁大连116012

利用热重分析在不同升温速率和氮气气氛下对两种生物质(玉米秸秆和稻秆)的热失重行为进行了研究。根据热重实验数据,采用四种利用热分析获取动力学参数的方法(Coats Redfern法,Doyle法,最大速率法和分布活化能模型(DAEM)),计算生物质秸... 详细信息

利用热重分析在不同升温速率和氮气气氛下对两种生物质(玉米秸秆和稻秆)的热失重行为进行了研究。根据热重实验数据,采用四种利用热分析获取动力学参数的方法(Coats Redfern法,Doyle法,最大速率法和分布活化能模型(DAEM)),计算生物质秸秆热分解反应活化能E、反应级数n及频率因子A,并进行比较。结果表明,采用不同的处理方法,得出的热分解动力学参数不同。利用Coats Redfern法,玉米秸秆和稻秆在热解主要阶段(失重约5w%～80w%时)可由一段一级反应过程描述,升温速率10K/min时活化能值分别为68 8kJ/mol和70 0kJ/mol。Doyle法和DAEM模型得到的结果较为接近,可以得到生物质热解过程中的活化能随失重率的变化曲线。生物质秸秆热解包含分子键能断裂的一系列复杂、连续反应过程。

关键词：生物质玉米秸秆稻秆热重分析动力学

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生物质混煤燃烧过程中硫氯协同腐蚀特性研究

高校化学工程学报 2015年第6期29卷 1422-1429页

作者：王永征张科姜磊武岳吕瑞杰丁生平山东大学能源与动力工程学院山东济南250061

采用管式炉试验系统模拟生物质混煤燃烧炉膛环境,通过静态增重试验研究腐蚀性气氛和受热面温度变化时的硫氯协同腐蚀特性,并结合X射线图谱分析(XRD)和差热分析(DTA)进一步讨论硫氯腐蚀机理,从而为锅炉安全运行和生物质燃料的有效利用提... 详细信息

采用管式炉试验系统模拟生物质混煤燃烧炉膛环境,通过静态增重试验研究腐蚀性气氛和受热面温度变化时的硫氯协同腐蚀特性,并结合X射线图谱分析(XRD)和差热分析(DTA)进一步讨论硫氯腐蚀机理,从而为锅炉安全运行和生物质燃料的有效利用提供理论依据。结果表明,各工况下硫氯协同腐蚀均符合抛物线规律,即前期存在一个快速腐蚀阶段,随后腐蚀趋势逐渐变缓;硫氯气氛下SO2明显表现出对HCl腐蚀的抑制作用,HCl浓度变化对硫氯腐蚀的影响较小;温度对协同腐蚀的影响符合Arrhenius定律;积灰存在时腐蚀程度增强,此时SO2浓度升高会在一定程度上加剧腐蚀,主要是由于积灰中的硫酸盐化作用及熔融液相腐蚀引起,HCl能够通过增强积灰中的液相腐蚀作用而加剧腐蚀。

关键词：生物质煤协同腐蚀积灰

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生物质燃料多功能炉设计与性能测试

农业工程学报 2013年第15期29卷 10-17页

作者：谭文英许勇王述洋左光鑫董莘王字满东北林业大学材料科学与工程学院哈尔滨150040 东北林业大学生物质能技术工程中心哈尔滨150040

为了解决当前生物质燃料炉存在的热效率低、排放不达标、有焦油味、炊事取暖不兼顾、炊事高度与烧炕爬烟高度不兼顾等问题,该文结合北方地区农村居民生活习惯,设计了一种集取暖、炊事、洗浴等功能于一体的生物质多功能炉,并对其性能进... 详细信息

为了解决当前生物质燃料炉存在的热效率低、排放不达标、有焦油味、炊事取暖不兼顾、炊事高度与烧炕爬烟高度不兼顾等问题,该文结合北方地区农村居民生活习惯,设计了一种集取暖、炊事、洗浴等功能于一体的生物质多功能炉,并对其性能进行了测试。结果显示,其额定热功率为8.0kW,热效率为69.7%,炊事热效率为39.2%,炊事火力强度为39926J/g,综合热效率为78.55%,烟气排放指标低于国家标准。研究结果可为中国北方地区的生物质燃料多功能炉的设计和应用提供参考。

关键词：生物质炉设计试验

生物质直燃有机朗肯循环热电联产系统的热力性能分析

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中国电机工程学报 2013年第26期33卷 60-67,1页

作者：刘强段远源宋鸿伟清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室北京市海淀区100084 国能生物发电集团有限公司北京市朝阳区100083

有机朗肯循环可有效利用生物质能并实现热电联产。文中建立了抽气回热式有机朗肯循环的热力性能分析模型。针对锅炉负荷为7.9 MW,麦秆为燃料,导热油为中间传热介质的生物质直燃系统,分别优化了正葵烷、甲苯、环己烷、八甲基三硅氧烷(MDM... 详细信息

有机朗肯循环可有效利用生物质能并实现热电联产。文中建立了抽气回热式有机朗肯循环的热力性能分析模型。针对锅炉负荷为7.9 MW,麦秆为燃料,导热油为中间传热介质的生物质直燃系统,分别优化了正葵烷、甲苯、环己烷、八甲基三硅氧烷(MDM)、八甲基环四硅氧烷(D4)和六甲基二硅氧烷(MM)的热力参数。通过夹点分析,临界温度高的工质其主气温度反而低。正葵烷、MDM和D4的主气压力和排气压力较低,气轮机尺寸较大。MDM、D4和MM的排气温度高于200℃,最佳抽气系数较高。当冷凝温度为70℃时,ORC的热效率达25%以上,系统发电功率高于1 600 kW,而供热负荷在4 800 kW以上;当冷凝温度为100℃时,ORC的热效率高于20.7%,系统发电功率不低于1 300 kW,而供热负荷高于5100 kW。两种工况系统的燃料利用系数均高于82%,火用效率高于23%,其中锅炉的火用损系数最大,冷凝温度的降低会导致系统火用效率略微下降。正葵烷、甲苯、环己烷的热力性能略优于硅氧烷。

关键词：生物质有机朗肯循环热力性能抽气回热热电联产

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生物质催化热解的TG-FTIR研究

太阳能学报 2007年第6期28卷 638-643页

作者：鲁长波杨昌炎林伟刚姚建中杨学民宋文立中国科学院过程工程研究所多相重点实验室

借助综合热分析仪和傅立叶红外联用技术(TG-FTIR),考察了HUSY、REY和HZSM-53种分子筛以及重油催化裂化催化剂MLC和馏分油催化裂解催化剂CIP对生物质催化热解的活性和选择性。研究结果表明,分子筛对生物质热解产物的脱氧活性顺序为:REY≈... 详细信息

借助综合热分析仪和傅立叶红外联用技术(TG-FTIR),考察了HUSY、REY和HZSM-53种分子筛以及重油催化裂化催化剂MLC和馏分油催化裂解催化剂CIP对生物质催化热解的活性和选择性。研究结果表明,分子筛对生物质热解产物的脱氧活性顺序为:REY≈HUSY>HZSM-5,生成高辛烷值烃类的选择性顺序为:REY>HUSY≈HZSM-5;MLC催化剂和CIP催化剂都表现出较高的选择活性,前者的脱氧活性略高于后者;择形分子筛HZSM-5的引入对调整催化剂酸强度、提高催化转化选择性和抑制焦炭生成产生一定作用。

关键词：生物质催化热解 TG-FTIR 活性选择性分子筛

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生物质炭基固体酸催化剂的制备

催化学报 2009年第12期30卷 1203-1208页

作者：乌日娜王同华修志龙郭峰潘艳秋银建中大连理工大学化工学院材料化工系精细化工国家重点实验室辽宁大连116012 大连理工大学环境与生命学院生物科学与工程系辽宁大连116023 大连理工大学化工学院化工机械系辽宁大连116012

以生物质木粉为原料,采用炭化-磺化法制备了炭基固体酸催化剂,并用于油酸与甲醇的酯化反应,考察了制备条件对炭基固体酸催化剂活性的影响.采用X射线衍射、红外光谱、热重分析、高分辨透射电子显微镜及元素分析等手段对催化剂进行了表征... 详细信息

以生物质木粉为原料,采用炭化-磺化法制备了炭基固体酸催化剂,并用于油酸与甲醇的酯化反应,考察了制备条件对炭基固体酸催化剂活性的影响.采用X射线衍射、红外光谱、热重分析、高分辨透射电子显微镜及元素分析等手段对催化剂进行了表征.结果表明,由生物质木粉制备的炭基固体酸催化剂具有较高催化酯化反应活性,在400oC下炭化0.5h,135oC下磺化1h制备的炭基固体酸催化剂在精馏分水连续酯化装置中催化油酸与甲醇的酯化反应2h时,酯化转化率达到96%.采用炭化-磺化法制备的生物质炭基固体酸催化剂具有蠕虫状的无序乱层炭结构,磺酸基(-SO3H)含量高达13.25%,并且在220oC以下时具有良好的热稳定性.

关键词：生物质生物柴油炭基固体酸油酸甲醇酯化