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水相生物油原位汽化-催化重整制氢工艺优化

化工进展 2022年第3期41卷 1340-1348页

作者：张安东李志合王丽红王绍庆梁昌明万震山东理工大学农业工程与食品科学学院山东淄博255000 山东理工大学山东省清洁能源工程技术研究中心山东淄博255000

为了“碳达峰,碳中和”的目标,开发以可再生能源为主体的绿色制氢技术势在必行。基于原位汽化策略,本文在自主研发的固定床/流化床催化重整一体式反应装置上开展水相生物油催化重整制氢对比实验。结果发现,在经原位汽化改进后的催化重... 详细信息

为了“碳达峰,碳中和”的目标,开发以可再生能源为主体的绿色制氢技术势在必行。基于原位汽化策略,本文在自主研发的固定床/流化床催化重整一体式反应装置上开展水相生物油催化重整制氢对比实验。结果发现,在经原位汽化改进后的催化重整制氢工艺中,流化床内水相生物油转化效率(95%左右)明显高于固定床(80%左右),两种反应体系中的H_(2)选择性均能100%保持较长时间稳定,但在反应进行到100min左右时,固定床反应体系中出现了明显的催化剂积炭失活现象,而流化床体系中催化剂始终保持较高活性,未发现积炭生成。从反应后液相产物分析可以发现,流化床反应体系中水相生物油各组分接近完全转化,而固定床反应体系中除有少量乙酸和苯酚残留外,还有少量酮类物质产生(丙酮等)。因此,原位汽化策略可以有效促进水相生物油催化重整制氢过程,结合流化床中催化剂的流化效果,将极大促进生物质-生物油-氢气的产业链推广进程。

关键词：水相生物油催化剂氢原位汽化流化床

造纸污泥/高密度聚乙烯复合材料的制备及性能

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复合材料学报 2020年第6期37卷 1243-1250页

作者：高巧春张庆法任夏瑾卢文玉周亮蔡红珍山东理工大学材料科学与工程学院淄博255000 山东理工大学农业工程与食品科学学院淄博255000 山东省清洁能源工程技术研究中心淄博255000

采用造纸污泥(PIW)填充高密度聚乙烯(HDPE)制备PIW/HDPE复合材料,并利用水浴箱、热变形维卡温度测定仪、氧指数仪、电子万能试验机、动态热机械分析仪对PIW/HDPE复合材料的吸水性能、热性能、阻燃性能、拉伸性能及动态力学性能进行分析... 详细信息

采用造纸污泥(PIW)填充高密度聚乙烯(HDPE)制备PIW/HDPE复合材料,并利用水浴箱、热变形维卡温度测定仪、氧指数仪、电子万能试验机、动态热机械分析仪对PIW/HDPE复合材料的吸水性能、热性能、阻燃性能、拉伸性能及动态力学性能进行分析测试。结果表明,PIW/HDPE复合材料具有良好的结合界面和拉伸性能,其最佳拉伸强度为23.18 MPa;PIW质量分数的增加会对PIW/HDPE复合材料的吸水性能、韧性产生不利的影响;但PIW质量分数的增加有利于提高PIW/HDPE复合材料的热性能、阻燃性能(其最高氧指数为29.98%)和刚性。本研究可为造纸污泥的资源化利用提供研究基础。

关键词：造纸污泥高密度聚乙烯复合材料力学性能吸水性能热性能阻燃性能

木质纤维素生物质厌氧发酵沼渣热化学转化利用研究进展

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农业工程学报 2021年第21期37卷 225-236页

作者：张德俐王芳易维明李志合李永军柳善建山东理工大学农业工程与食品科学学院淄博255000 山东省清洁能源工程技术研究中心淄博255000

厌氧发酵技术可以将木质纤维素生物质转化为沼气,并伴随副产物沼渣产生。随着大型沼气工程的发展,大量沼渣排放已成为厌氧发酵技术推广应用的主要限制因素之一,亟须对沼渣进行快速有效处理。其中,沼渣的热化学转化利用符合大型沼气工程... 详细信息

厌氧发酵技术可以将木质纤维素生物质转化为沼气,并伴随副产物沼渣产生。随着大型沼气工程的发展,大量沼渣排放已成为厌氧发酵技术推广应用的主要限制因素之一,亟须对沼渣进行快速有效处理。其中,沼渣的热化学转化利用符合大型沼气工程发展趋势,是当前的研究热点之一。首先分析木质纤维素沼渣的原料特性与热化学转化潜力;再对沼渣成型燃料、热解以及水热炭化等领域的研究现状进行分析,着重对沼渣衍生产物特性、热化学转化过程中存在的问题以及与厌氧发酵结合的潜在优势等方面进行讨论;最后,对沼渣热化学转化的发展趋势进行了展望。木质纤维素生物质厌氧发酵与沼渣热化学转化结合的应用模式研究对大型沼气工程推广应用具有一定的科学意义。

关键词：生物质厌氧发酵热解沼渣燃烧水热炭化

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枣核/低密度聚乙烯复合材料的力学性能

复合材料学报 2021年第6期38卷 1775-1783页

作者：卢文玉蔡红珍于文凡徐航韩祥生山东理工大学农业工程与食品科学学院淄博255000 山东省清洁能源工程技术研究中心淄博255000

为充分利用红枣精深加工产生的废弃物,以枣核(JP)和低密度聚乙烯(LLDPE)为主要材料,采用注塑成型法制备JP/LLDPE复合材料,并对其静态力学性能(拉伸、弯曲和冲击)和动态力学性能(动态黏弹性、蠕变行为和应力松弛行为)进行系统测试分析。... 详细信息

为充分利用红枣精深加工产生的废弃物,以枣核(JP)和低密度聚乙烯(LLDPE)为主要材料,采用注塑成型法制备JP/LLDPE复合材料,并对其静态力学性能(拉伸、弯曲和冲击)和动态力学性能(动态黏弹性、蠕变行为和应力松弛行为)进行系统测试分析。静态力学性能分析表明,随JP含量的增加,JP/LLDPE复合材料的拉伸强度和冲击强度逐渐降低,但复合材料的弯曲强度得到明显的提升。当JP添加量为20wt%时,JP/LLDPE复合材料的弯曲强度最高,较纯LLDPE的弯曲强度提高63.57%;动态力学分析表明,JP含量的增加有利于提高JP/LLDPE复合材料的刚性、抗蠕变性能和抗应力松弛性能,而温度的升高会对JP/LLDPE复合材料的抗蠕变性能和抗应力松弛性能产生不利的影响。

关键词：枣核低密度聚乙烯复合材料废弃物利用力学性能

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层流炉反应管内炭粉颗粒运动的PIV试验

农业工程学报 2011年第4期27卷 255-258页

作者：王娜娜易维明刘珠伟柏雪源山东理工大学农业工程与食品科学学院山东省清洁能源工程技术研究中心淄博255049

为了研究炭粉颗粒在层流炉反应管内的运动规律,按照1∶1比例设计制造了一套透明玻璃试验装置用于PIV流场测量。分别在4种不同的主气流量下,对粒径为100～120目的炭粉颗粒在反应管内的速度场进行了PIV无接触测量。结果表明,在反应管中心... 详细信息

为了研究炭粉颗粒在层流炉反应管内的运动规律,按照1∶1比例设计制造了一套透明玻璃试验装置用于PIV流场测量。分别在4种不同的主气流量下,对粒径为100～120目的炭粉颗粒在反应管内的速度场进行了PIV无接触测量。结果表明,在反应管中心处,开始时,炭粉颗粒的轴向速度在下料口附近很小,然后迅速增加到最大值,而后以此速度运动一段距离后,速度开始减小。在约1.8～123.8mm段,炭粉颗粒的轴向速度在管道中心处为最大。轴向速度沿径向成类似抛物线状分布;通过对测量数据的分析计算,获得了管内气流雷诺数与炭粉颗粒停留时间(无量纲处理后)的关联式。

关键词：微粒速度测量试验竖直管 PIV

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ZnCl2预处理对玉米芯热解特性的影响

太阳能学报 2018年第9期39卷 2561-2568页

作者：刘元虎王绍庆杨俊涛崔泽苹柳善建李志合山东理工大学农业工程与食品科学学院淄博255000 山东省清洁能源工程技术研究中心淄博255000

对采用ZnCl2浸渍法预处理的玉米芯进行实验，考察其预处理前后微观结构的变化；研究ZnCl2用量和温度对玉米芯热解特性和产物分布及生物油成分的影响。结果表明：ZnCl2浸渍处理使玉米芯表面结构变疏松，产生片状结构；随着ZnCl2用量的增... 详细信息

对采用ZnCl2浸渍法预处理的玉米芯进行实验，考察其预处理前后微观结构的变化；研究ZnCl2用量和温度对玉米芯热解特性和产物分布及生物油成分的影响。结果表明：ZnCl2浸渍处理使玉米芯表面结构变疏松，产生片状结构；随着ZnCl2用量的增加，热解初始温度和最大热解失重速率对应温度向低温方向移动；当温度不变时，随着ZnCl2浸渍量的增加，生物油产率降低，ZnCl2质量分数为1．69％时玉米芯在450℃下生物油产率高达47．39％；相同的ZnCl2浸渍量下糠醛在生物油中相对峰面积随温度的升高而降低，而同温下ZnCl2浸渍量越大，糠醛相对峰面积越高；在350℃和ZnCl2质量分数为5．89％的条件下，玉米芯热解获得的生物油中糠醛相对峰面积达到51．61％。

关键词：热解浸渍糠醛 ZnCl2 玉米芯生物油

旋流导叶式生物质热解反应器内气固两相涡旋流动特性

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农业机械学报 2019年第2期50卷 281-289页

作者：张玉春易维明李志合付鹏王娜娜田纯焱山东理工大学农业工程与食品科学学院淄博255000 山东省清洁能源工程技术研究中心淄博255000

针对生物质现有热解反应器存在的传热效果差、产物与催化剂不能及时分离导致产率降低等问题,采用计算流体力学方法与脉冲示踪实验测量法对旋流导叶式反应器内的固相体积分数梯度分布、停留时间分布等进行了研究。结果表明气固两相在新... 详细信息

针对生物质现有热解反应器存在的传热效果差、产物与催化剂不能及时分离导致产率降低等问题,采用计算流体力学方法与脉冲示踪实验测量法对旋流导叶式反应器内的固相体积分数梯度分布、停留时间分布等进行了研究。结果表明气固两相在新型反应器不同区域不同强度涡旋流场内哥氏力、离心力的作用下达到了较好的混合接触和分离效果,为实现反应器内的反应分离一体化过程提供了前提。研究发现,当催化剂粒径为10μm、剂气比为10. 5时,反应器达到最佳混合与分离效果。催化剂颗粒停留时间分布曲线呈平滑的单峰分布,拖尾较小,平均停留时间为1. 055～1. 235 s,催化剂颗粒流动接近平推流。

关键词：生物质非原位催化热解旋流导叶式反应器气-固两相流数值模拟

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生物炭结构性质对氨氮的吸附特性影响

环境科学 2019年第12期40卷 5421-5429页

作者：陈梅王芳张德俐易维明山东理工大学农业工程与食品科学学院淄博255049 山东省清洁能源工程技术研究中心淄博255049

氨抑制现象在富含有机氮底物的沼气工程中普遍存在,采用生物炭吸附法可固定发酵液中氨氮.为探究生物炭理化结构与氨氮吸附特性之间的相关关系,在不同热解温度(350、450和550℃)下制备以玉米秸秆、稻壳为原料的生物炭,通过元素分析、FTIR... 详细信息

氨抑制现象在富含有机氮底物的沼气工程中普遍存在,采用生物炭吸附法可固定发酵液中氨氮.为探究生物炭理化结构与氨氮吸附特性之间的相关关系,在不同热解温度(350、450和550℃)下制备以玉米秸秆、稻壳为原料的生物炭,通过元素分析、FTIR和BET等分析生物炭结构及其理化性质,并结合批式吸附实验,研究不同理化性质生物炭对氨氮的吸附特性影响.结果表明随着热解温度的升高,生物炭中碳及灰分含量增多;450℃制备的玉米秸秆生物炭(CS450)与550℃制备的稻壳生物炭(RH550)对氨氮的吸附分别遵循准二级和准一级动力学模型. Freundlich吸附模型能更好地描述CS450和RH550生物炭对氨氮的等温吸附过程;玉米秸秆炭吸附量与其表面官能团间具有显著相关性;而与稻壳炭的吸附量相关性最显著的为生物炭的比表面积,其次是表面官能团,最后是灰分.其中,RH550吸附性能最好,最大吸附量为12. 16 mg·g-1.

关键词：生物炭氨氮吸附吸附动力学等温线吸附

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催化型多孔陶瓷球制备及催化玉米秸秆热解

化工进展 2022年第7期41卷 3597-3607页

作者：李玉峰王绍庆张安东毕冬梅李志合高亮万震山东理工大学农业工程与食品科学学院山东淄博255000 山东省清洁能源工程技术研究中心山东淄博255000

针对生物质热解液化过程中生物油品质差的问题,本文以陶瓷球作热载体为研究基础,制备了5种负载金属氧化物(ZnO、NiO、CeO_(2)、Cr_(2)O_(3)、Fe_(2)O_(3))的多孔陶瓷球,在固定床反应器上研究多孔陶瓷球催化剂对玉米秸秆热解过程的催化... 详细信息

针对生物质热解液化过程中生物油品质差的问题,本文以陶瓷球作热载体为研究基础,制备了5种负载金属氧化物(ZnO、NiO、CeO_(2)、Cr_(2)O_(3)、Fe_(2)O_(3))的多孔陶瓷球,在固定床反应器上研究多孔陶瓷球催化剂对玉米秸秆热解过程的催化效果。结果表明:多孔陶瓷球基体在热解过程中有一定催化活性,经浸渍改性处理后,都能促进生物油产率的提高,其中Ni基多孔陶瓷球热解的产率高达41.62%。多孔陶瓷球负载的5种金属氧化物可促使生物油中酚类、呋喃类物质的含量明显增加,酸类物质的含量明显降低,且种类减少,其中CeO_(2)降酸效果显著,降低幅度为37.15%。此外,催化型多孔陶瓷球的引入促进了不可冷凝气中C_(n)H_(m)(n≥2)的生成,烯烃类中乙烯的增长幅度最大,为50.53%,同时生物炭的理化特性在一定程度上得到改善和提高。

关键词：多孔陶瓷球催化热解生物质生物油

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