抗生素菌渣催化热解特性的研究

为了将生物质转化为高品质的液体燃料,以青霉素菌渣为催化热解实验原料,在温度为400,500,600,700℃下进行热解实验,以生物质油产率最大化为目的,探究最佳热解温度。在此基础上,选用CoO/HZSM-5和NiO/HZSM-5作为催化剂,对青霉素菌渣进行催化热解实验,探究催化剂对生物油催化提质的作用。结果表明:不添加催化剂时,青霉素菌渣在500℃条件下热解所得的生物质油产率达到最高。在此温度条件下,添加催化剂CoO/HZSM-5和NiO/HZSM-5时,生物质油的产率相对降低,但催化热解后生物油中烃类物质含量分别增加8.66,7.41百分点,达到25.34%和24.09%;含氧类物质如醇类、酯类和醛类物质含量分别降低9.68,12.49百分点,为31.74%和30.34%;含氮杂环类物质含量分别降低5.96,12.49百分点,为32.51%和35.07%。天冬氨酸、组氨酸、谷氨酸和中间产物DKP的催化热解实验进一步解释了青霉素菌渣催化热解的机理。     

Comparative study on pyrolysis of bamboo in microwave pyrolysis-reforming reaction by binary compound impregnation and chemical liquid deposition modified HZSM-5

The deactivation of catalyst is a significant reason for its limited application during the catalytic fast pyrolysis (CFP) process. To reduce the coke formation, binary compound impregnation (BCI) and chemical liquid deposition (CLD) were used to modify HZSM-5 catalysts. At the same time, the self-designed microwave reactor separated the pyrolysis of bamboo and catalytic upgrading of primary vapor, which made the catalytic effect more thorough. Experimental results indicated that CLD used TiO₂ deposition to cover external acid sites, while BCI by phosphorus-nickel could cover and partly destroy superficial acid sites through two different ways. Within the scope of the loaded amount studied, the yield of aromatic hydrocarbons in the oil phase increased at first and then decreased, while the coke formation reduced continuously. BTX (benzene, toluene and xylene), the most valuable product in bio-oil, drastically increased by 39.1% and 22.6% respectively over the CLD and BCI modified catalysts. Considering the catalytic performance as well as cost, CLD over HZSM-5 has more advantages in the CFP process to upgrade bio-oil.     

滇池蓝藻快速热解液化制取生物油的初步研究

文章采用实验室规模的固定床反应器作为实验平台,对蓝藻快速热解液化制取生物油的可行性进行了探讨,并对影响液化性能的诸多因素,如热解温度(300～700℃)、载气流量(0～400 mL/min)、原料粒径(d＜0.08 nn,0.15＜d＜0.25 mm,0.25＜d＜0.38 mm,0.38＜d＜3.35 mm,d＞3....     

Mn/Fe-Mn改性HZSM-5在NH3-SCR中的催化性能

采用离子交换法制备了不同Mn含量及不同Fe/Mn物质的量比的HZSM-5改性分子筛,并以NH3为还原剂,在体积空速为12000 h-1条件下,考察了上述催化剂选择性催化还原NO性能.同时,运用环境扫描电镜(ESEM)、比表面积(BET)和X-射线衍射(XRD)等方法对催化剂进行了表征.结果表明,改性催化剂中活性组分在载体表面呈高度分散形式,催化活性较高,复合改性较单独改性性能更为优越,适量Fe的加入提高了催化剂催化活性和稳定性;(0.25)Fe-Mn/HZSM-5(Fe/Mn物质的量比为0.25)的NO转化率于300℃时最高达到98%,在300～500℃范围内NO转化率均保持在90%以上.实验还研究了不同焙烧温度下制备的(0.25)Fe-Mn/HZSM-5对NO转化率的影响.结果表明,焙烧温度对催化剂的活性影响较大,550℃为最佳焙烧温度.     

污水厂污泥在亚/超临界丙酮中的液化行为

利用直接热化学液化技术,在1000mL的反应釜中,考察了液化温度、污泥/溶剂配比(R1)、催化剂以及溶剂填充率(R2)对污水厂污泥在亚/超临界丙酮中的液化行为的影响.结果表明,约300℃条件下,污泥液化较为彻底,过低或过高的温度液化效果反而较差.当温度超过340 ℃时,丙酮溶剂参与反应能力增强,促进油产率的增加,至380℃时油产率保持稳定.在其他液化条件相同的情况下,发现污泥在R1为10/200、R2为20%、添加5%剂量的NaOH作为催化剂,获得较好的液化效果.红外光谱(FTIR)和气相色谱/质谱分析(GC-MS)分析表明,生物油的主要成分是含氮杂环、羧酸、酯、酮等化合物,主要的官能团包括胺基、羟基、烷基和羰基等.     

城市生活垃圾水蒸气催化热解的实验研究

采用自行设计的外热式催化热解实验装置,以城市生活垃圾为原料,对温度(600℃～900℃)、物料的组分、加热方式、水蒸气以及白云石催化剂等影响垃圾热解的因素进行了分析。结果表明,气化温度、水蒸气、催化剂对垃圾热解性能影相显著。随热解温度的升高,产气量不断上升,H2和CO的含量增加,当温度为900℃时,产气量达到0.96m3/kg,H2和CO含量分别达35.1%和31.8%;催化剂使用、水蒸汽通入显著改善产品气质量,特别是H2含量,可达45%左右;挥发分含量较高的物料热解性相对较好;快加热方式有利于提高产品气质量。     

CeCl3和CeO2对松木屑的催化热解作用研究

以松木屑为研究对象,分别负载CeCl₃和CeO₂两种催化剂,制备松木屑原位催化热解原料,探究不同添加比例的CeCl₃和CeO₂两种催化剂在不同热解温度下对松木屑热解产物的产率和气体组分的影响。结果表明:在CeCl₃和CeO₂两种催化剂的催化作用下均能使热解气和焦炭产率增加、焦油产率减小,且随着两种催化剂添加比例的增加,松木屑热解产物的产率和气体组分均有所变化;在650℃的热解温度下,与无催化剂相比,当CeCl₃添加比为10.0%时焦油产率降低至53.05%,下降了11.70%,当CeCl₃添加比为7.5%时热解气产率达到最大值18.58%,当CeCl₃添加比为10.0%时焦炭产率为26.85%,增加了7.48%,热解气H₂和CO₂组分的百分比含量显著增加;当CeO₂添加比为7.5%时焦油产率达到最小值59.95%,下降了4.80%,当CeO₂添加比为10.0%时热解气产率增加了2.39%,当CeO₂添加比为10.0%时焦炭产率相对较大值为21.66%,增加了2.29%,各热解气组分的百分比含量变化较小;在原位催化热解中,CeCl₃催化剂的催化效果优于CeO₂催化剂。     

延长油田含油污泥真空热解研究

利用真空管式热解炉对延长油田含油污泥进行真空热解,研究了热解终温、保温时间、升温速率、催化剂种类及其加量对油回收率的影响;将热解残渣与标准煤粉制成粉末状燃料,测定了燃料热值,分析了燃烧烟气中各项污染物浓度。研究结果表明:热解终温与保温时间对油回收率有很大影响。在各催化剂中,活性白土的催化效果最好,其加量为1%时,油回收率可达83%。粉末状燃料的热值达到24 000 k J/kg,超过烟煤的热值。燃料燃烧烟气中的各项污染物浓度均低于GB 13271—2014《锅炉大气污染物排放标准》规定的限值,可将其作为燃煤锅炉的燃料使用。真空热解是含油污泥资源化利用的切实可行的方法之一。     

常温除甲醛催化剂Mn1Cex/HZSM-5的活性位点与性能分析

装修等产生的室内甲醛严重影响人体健康,因此在室温下降解甲醛的需求日益迫切。目前,常温催化氧化法被视为最有前景的甲醛处理方法之一。沸石分子筛具有较大比表面积及较多吸附位点,以此为载体,以MnO_x和CeO_x为反应活性位点,通过共沉淀法成功合成了Mn₁Ce_x/HZSM-5催化剂。该催化剂在常温下可降解96.86%的甲醛且具有良好的稳定性。此外,通过一系列的物理化学表征分析发现,Ce物种不仅能够显著提高催化剂中高价态锰的含量,还能带来更多的表面吸附羟基和吸附氧,进而提升催化剂的性能。鉴于其优异及稳定的性能、简便的合成方法,此高效除甲醛Mn₁Ce_x/HZSM-5催化剂可为室温下除甲醛催化剂的合成提供新的参考。     

生物质的热解及生物油提质的研究进展

热解是目前生物质能源化的主要方法,生物质热解技术已得到广泛研究。基于文献资料,总结了不同种类的简单生物质（蛋白质、糖类、木质素）和复杂生物质（藻类、秸秆、木屑和脂类）热解的主要产物,指出了部分产物在不同条件下的产率变化趋势。同时分析了聚合度对纤维素热解产物的影响,对比了纤维素和半纤维素的热解特点,介绍了木质素中的部分基团对其热解的影响,并分析了热解温度、加热速率以及停留时间对藻类、秸秆、木屑和复杂脂类热解产物的影响。最后介绍了2种生物油提质方法（催化加氢和催化裂解）的特点,对于催化裂解中催化剂提质效果进行了归纳总结。     

微波加热下苯的催化氧化性能研究

研究考察了微波加热与传统电炉加热两种不同加热方式下苯的催化氧化性能,同时考察了微波加热下铜锰质量比,铈掺杂量及焙烧温度变化对铜-锰-铈/分子筛催化剂催化氧化苯性能的影响,并对催化剂进行了SEM和XRD表征.结果表明,微波加热下苯的催化氧化性能优于电炉加热,微波的"局部热点"效应、偶极极化作用与稳定的床层反应温度保证了苯的高效催化氧化;铜∶锰∶铈质量比1∶1∶0.33和焙烧温度500℃下催化剂的活性最高,苯的起燃温度与完全燃烧温度分别为165℃和230℃.催化剂表征分析可知,铜、锰氧化物及铜锰尖晶石固溶物等活性相的存在保证了催化剂的高活性;稀土元素铈的掺杂促进了活性组分在催化剂表面的分散与规整化;高温焙烧可导致催化剂表面的烧结与活性组分的团聚,从而降低其催化氧化苯的活性.     

页岩气开发油基钻屑-单组分生物质共热解特性

油基钻屑与生物质热解油分别存在产率低、有害组分含量高的问题,为探究二者共热解是否可以产生协同作用,采用固定床反应器研究了热解温度、终温时间（热解温度保持时间）、升温速率、N₂流量、生物质与油基钻屑混合比例（质量比）等因素对油基钻屑与单组分生物质共热解的影响.结果表明:①油基钻屑与单组分生物质热解效果随热解温度和终温时间的增加而增强、随升温速率的加快而减弱,N₂流量对热解过程影响不大;最佳热解工艺参数为热解温度350℃、终温时间60 min、升温速率10℃/min、N₂流量0.15 L/min.②共热解可产生协同作用,当生物质与油基钻屑混合比例分别为3:7、7:3时,热解灰渣含油量较理论值下降较为明显,降幅分别为21.71%、17.64%.③共热解可减少生物质热解过程中有害物质的生成,提高油基钻屑的液相产率,生物质单独热解时液相产物中有害组分占比高达74.92%;加入适量油基钻屑共热解时有害组分占比明显降低,当油基钻屑与生物质混合比例为7:3、8:2时,有害组分占比可分别降至22.74%、17.57%.研究显示,共热解产生的协同作用可减少有害物质的生成,提高热解油产率,在油基钻屑无害化、资源化利用与生物质开发中具有良好的应用前景.      

城市污泥两段式催化热解制合成气研究

为了把城市污泥中温热解产生的挥发性产物转化为可直接利用的洁净可燃性气体或重要的化工原料合成气,采用两段式热解装置对城市污泥进行了催化热解实验研究,讨论了不同催化剂对城市污泥热解挥发性产物的催化裂解能力,结果表明:城市污泥在热解终温500℃,热解液产率最大,超过500℃,热解液产率减少,热解气增多,固相产率基本不变;城市污泥热解液的裂解温度需在900℃以上,产生的气体组分主要为H2、CO、CH4等小分子非冷凝性气体;Ni/分子筛复合催化剂对热解液转化为合成气的作用效果较好,合成气体(H2+CO)体积含量占气体总量的85%以上.     

微波催化燃烧气态甲苯特性及床层温度分布

采用浸渍法制备Cu-Mn-Ce/堇青石蜂窝催化剂,于微波催化燃烧装置中考察其对甲苯废气的催化活性与稳定性,并对固定床温度进行了测试分析.研究表明,微波加热下床层温度分布均匀,甲苯的最佳反应温度在230~270℃之间.当停留时间大于9.7s且床层温度高于270℃时,甲苯的降解率大于90%.铜锰铈单金属氧化物及其复合氧化物尖晶石是主要的活性组分,甲苯在其表面上进行准一级反应而被催化氧化.高温对催化剂结构有影响,但重复性试验证实了催化剂的高活性和良好的稳定性.本文为微波催化燃烧技术治理VOCs废气的中试研究及下一步的实际应用提供了理论支持.     

La-Co-Fe-Cu/HZSM-5在尾气碳颗粒燃烧中的催化性能

采用柠檬酸络合低温浸渍法制备分子筛负载钙钛矿型复合氧化物催化剂。采用XRD、SEM和H2-TPR等手段对催化剂性能进行表征,并在微型固定床反应器中对催化剂进行活性评价。结果表明,在钙钛矿型复合氧化物中进行B位离子掺杂,可以改善催化活性,碳颗粒燃烧温度降低。在20%LaCoO3/HZSM-5催化剂中用铁离子部分取代钴离子可以改善碳颗粒的燃烧性能,取代量增加碳颗粒燃烧温度降低,但是生成CO2的选择性也降低,以20%LaCo0.2Fe0.8O3/HZSM-5为催化剂,Tig、Tm和Tf分别为256℃、399℃和403℃,但生成CO2的选择性只有72.5%。在20%LaCo1-xFexO3/HZSM-5中的钙钛矿型复合氧化物B位离子中加入铜离子后,在碳颗粒燃烧反应中生成CO2的选择性得到明显改善,Sco2提高10个单位以上。以20%LaCo0.2Fe0.6Cu0.2O3/HZSM-5为催化剂,在碳颗粒燃烧反应中生成CO2的选择性可以达到94.7%,Tig、Tm和Tf分别为242℃、427℃和445℃。     

污水污泥低温热解技术工艺与能量平衡分析

针对一次给料稳定运行污泥热解系统制取三相产物的工艺展开分析,并基于能流图、能源回收率、能耗比等方法和衡算指标讨论该工艺的能量平衡关系。研究发现:热解产物的产率和热值高低受热解终温影响最大,反应时间次之,升温速率最小。不同工况条件下热解过程热量损失具有明显差别,热解停留时间长、升温速率低都造成输入能量、热损失增大。热解过程能量平衡分析也验证了以制取气相产物为目标的污泥热解工艺条件的回收率和能耗比最高,分别为0.94和1.73;与高产出液相油的热解过程相比,产物总能量相差不多而系统消耗的能量能够减少35%。从能源回收、节约能源角度分析,污泥低温热解制取可燃性气相产物的工艺系统具有较高应用价值。     

钢渣对京津冀地区典型罐底油泥热解影响

为了研究钢渣对油泥热解产物的影响,以京津冀地区典型罐底油泥为研究对象,利用固定床反应器、热重分析仪对油泥热解条件及反应特性进行研究,通过单因素实验和响应面实验设计考察了热解终温、升温速率、停留时间和钢渣添加量等对热解产物产率的影响,采用气相色谱（GC）、气质联用（GC-MS）、扫描电镜（SEM）、红外光谱（FTIR）等对热解气体、热解回收油和热解焦表征,并对反应后固体残渣采用磁选的方式回收钢渣及分析物相组成（XRD）。热重分析（TG）表明:添加钢渣有利于油泥失重率增加。热解动力学计算表明,油泥单独热解和添加钢渣的反应的表观活化能分别为8.32,7.43 kJ/mol。固定床实验表明:当热解温度为550℃,升温速率为40℃/min,停留时间为30 min时,钢渣添加量为15%时,油泥热解回收油产率最高,达到16.03%。通过17组响应面实验设计,预测回收油产率最高可达16.12%。热解产物分析表明,添加钢渣提高了气体中H₂和CH₄产量增加,降低了CO₂产量。焦油的GC-MS分析表明,添加钢渣提高了焦油中低碳原子数成分含量。这证明了油泥和钢渣协同处置的可行性,可为热态钢渣与油泥的协同处置研究提供数据支撑。     

MnOx/HZSM-5去除烟气中元素态汞的实验研究

采用浸渍法制备了一系列的MnOx/HZSM-5,在实验烟气中研究了MnOx/HZSM-5对Hg0的去除行为,并运用比表面(BET)和X-射线衍射(XRD)技术对其进行了表征.结果表明,在6%O2条件下HZSM-5本身具有良好的去除Hg0的性能,改性后的分子筛对Hg0吸附和氧化的能力得到改善,且MnOx负载量在10%时效果最佳;适当升高反应温度能增强脱汞效率,300℃为最佳反应温度;烟气中O2能促进汞的氧化,而NO和SO2与汞竞争MnOx/HZSM-5上的活性位,对Hg0的氧化有一定的抑制作用.此外,研究还发现,在MnOx/HZSM-5吸附剂上Hg0主要是经氧化形成HgO,其脱汞机理在一定程度上符合Mars-Maessen机理.     

Effects of temperature and composite alumina on pyrolysis of sewage sludge

An interactive dual-circulating fluidized bed system has been proposed in which the pyrolysis of sewage sludge(SS) and incineration of biomass proceed simultaneously, and alumina is used as the bed material and heat carrier. The alumina coated with biomass ash would mix with sewage sludge in the pyrolysis reactor of this device. It is important to know the influence of composite alumina(CA) on the pyrolysis progress. Sewage sludge was pyrolyzed in a fixed bed reactor from 400 to 600°C using CA as catalyst. The effects of temperature and CA additive ratio on the products were investigated. The product yields and component distribution of non-condensable gas were more sensitive to the change of temperature, and the maximum liquid yield of 48.44 wt.% and maximum Useable Energy of Liquid of 3871 k J/kg sludge were observed at 500°C with 1/5 CA/SS(mass ratio). The gas chromatography–mass spectrometry results showed that the increase of temperature enhanced devolatilization of organic matter and promoted cyclization and aromatization of aliphatics. The presence of CA could strengthen secondary cracking and interaction among primary products from different organic compounds, such as acid–amine condensation,and reduce the content of oxygenated compounds. When the CA additive amount exceeded a certain proportion, the aromatization was clearly strengthened. The effects of CA on decomposition of fatty acids and formation of aromatics were similar to that of temperature. This means that the reaction temperature could be lowered by introducing CA, which has a positive effect on reducing energy consumption.     

柴油微乳体系对生物油增溶性能研究

利用鼠李糖脂(RL)为表面活性剂,不同碳链长度正构醇为助表面活性剂构建柴油逆胶束体系,进而研究了该体系对模拟生物油的增溶性能.以单位柴油逆胶束增溶生物油的量为评价指标,研究了生物油和柴油的体积比B/D、醇的种类、醇与表面活性剂的质量比C/R及表面活性剂的浓度对生物油增溶性能的影响,并对最佳增溶条件下获得的生物油/柴油微乳体系进行了性能分析,包括元素分析、傅里叶红外分析、热稳定性和燃料产品指标分析等.当生物油与柴油的体积比B/D为3:7,RL浓度为15g/L,助表面活性剂选用正庚醇且醇与表面活性剂的质量比C/R为2.0时,柴油微乳体系增溶生物油的量最大,性能较佳.