江苏省重点实验室开放基金(QK13005)
- 作品数：10 被引量：91H指数：6
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- 响应面法优化油菜秸秆真空热解液化工艺及生物油分析1被引量：3
- 2015年
- 以油菜秸秆为原料,采用真空热解系统进行了制取生物油的中心组合实验研究,以热解终温、体系压力和升温速率为实验因子,生物油产率为实验指标,利用响应面法(RSM)对制备生物油的工艺参数进行了优化,并对在最优条件下制取的生物油进行了理化特性和化学组成分析。研究结果表明,热解终温、体系压力和升温速率对生物油产率有显著影响,热解终温和升温速率之间的交互作用显著;获得最佳热解液化工艺条件为:热解终温490.0℃、体系压力5.0 k Pa、升温速率20.0℃·min-1,在此条件下,生物油产率可达41.65%。与预测值42.00%较为接近。油菜秸秆真空热解所得生物油的含水量为33.85%,热值为18.65 MJ·kg-1,常温下的运动黏度为4.16 mm2·s-1,密度和p H值分别为1.14g·cm·3和2.32;生物油成分较为复杂,其中多种有机物可被进一步提取用作化工原料;生物油中羧酸、醛、酮类等腐蚀性和不稳定组分含量较高,需对其进一步精制,以提高其稳定性。
- 樊永胜蔡忆昔李小华张蓉仙尹海云俞宁
- 关键词：热裂解生物油响应面法
- 纤维素木聚糖和木质素含量对生物质热解特性及产物的影响被引量：23
- 2015年
- 采用热重法研究了纤维素、木聚糖和木质素含量对生物质热解特性的影响,分析了三组分相互混合热解时的交互作用规律,及其对热解动力学参数的影响;同时,在生物质真空热解液化系统上考察了三组分含量对热解液化产物分布及生物油组成的影响。结果表明,纤维素热解较为剧烈,生物油中芳香族、糖类、醛类和醇类含量较高;木聚糖的热稳定性较差,生物油中芳香族、酮类和酸类物质较多;木质素热解较为平缓且固体残留物较多,生物油成分主要为芳香族化合物。纤维素对活化能和指前因子的影响较大,木聚糖和木质素对反应级数的影响较大;纤维素的热解有利于减少固体残留物,而木质素的热解产物有利于促进糖类的分解;木聚糖对纤维素的热解具有明显的抑制作用;木聚糖能促进木质素的低温热解,两者混合热解对生物油组成影响较小。因此,高纤维素含量的生物质可以获得更高的生物油产率,且适量的木质素有利于促进纤维素的分解,为进一步提高生物油产率和品质提供了理论依据。
- 李小华焦丽华樊永胜陈磊蔡忆昔
- 关键词：纤维素木质素热解木聚糖生物油
- 油菜秸秆真空热解油物性与成分分析被引量：1
- 2014年
- 以油菜秸秆为原料,利用真空热解系统进行制取生物油的研究,考察秸秆粒径对热解产物产率的影响,并对较高产率下的生物油进行了物性参数和成分分析。研究结果表明,当秸秆粒径为250~420μm时,生物油的产率高达43.53%,含水率为34.20%,含氧量高达50.86%,且高位热值较低,酸性较强,密度、粘度等参数与柴油较为接近;生物油中物质种类复杂,主要由烃、醇、醛、酮、羧酸、酚类等物质组成,其中烃类、醇类等可作为代用燃料,酚类、酮类等提炼后可作为化工原料;生物油的分子量分散度为1.25,分子量分布较窄,具有较好的均匀性。
- 尹海云李小华樊永胜俞宁赵卫东蔡忆昔
- 关键词：油菜秸秆真空热解生物油物性参数
- 4种农林生物质的热解特性及动力学研究被引量：11
- 2013年
- 为优化生物质热解工艺,研究了4种农林生物质的热解特性及其动力学参数的分布规律。利用热重分析仪对4种生物质的热解失重行为进行了试验研究,采用热解特性指数P对生物质的热解特性进行了综合评价,使用Coats-Redfern方法对生物质的热解过程进行了动力学分析。研究结果表明:生物质的热解反应可分为干燥预热、快速失重和缓慢失重3个阶段;各生物质在主热解区低温段所需热解活化能要高于高温段;活化能和频率因子均随升温速率增大而增大;采用n=2级动力学模型能较好地表述整个主热解区的反应过程;采用15K/min的升温速率和500℃的热解终温可提高热解反应速率,降低能耗。
- 樊永胜蔡忆昔李小华赵卫东俞宁尹海云
- 关键词：生物质热重分析热解特性动力学能耗
- HZSM-5分子筛催化热裂解油菜秸秆制取精制生物油被引量：18
- 2014年
- 为了探究分子筛催化剂对精制生物油理化特性的影响和在线催化提质机理,HZSM-5分子筛在固定床反应器上对油菜秸秆真空热解产生的热解蒸气进行在线催化提质试验,研究了催化剂质量、催化剂硅铝比和催化温度等参数对精制油产率和理化特性的影响,并通过气相色谱-质谱联用仪对提质前后生物油的化学组成进行了分析,初步探讨了HZSM-5分子筛在线催化提质机理。研究结果表明,油菜秸秆用量约为150 g,当催化剂质量为60 g,HZSM-5硅铝比为50,催化温度为500℃时,获得的精制油具有较低的氧元素质量分数(27.97%)、较高的高位热值(30.14 MJ/kg)以及较高的氢碳比(0.121)。在该条件下,醛、酸和酮类等非理想产物质量分数分别由提质前的13.71%、11.75%和13.59%降低至3.38%、1.68%和4.48%,而低含氧量的酚类由31.99%大幅增加至65.47%,表明HZSM-5具有良好的催化提质功能。研究结果为生物质的转化利用和在线精制热解蒸气技术的发展提供可靠的试验及理论依据。
- 俞宁蔡忆昔李小华樊永胜尹海云张蓉仙
- 关键词：热解油菜秸秆真空热解HZSM-5
- HZSM-5在线提质生物油及催化剂失活机理分析被引量：12
- 2014年
- 对不同使用时间的HZSM-5分子筛在线催化提质制取的生物油进行理化特性和成分分析,从生物油品质角度对HZSM-5的催化性能进行评价;并采用TG、BET、XRD、SEM和TEM等方法对失活的HZSM-5催化剂进行表征分析,探讨了HZSM-5催化提质生物油的失活机理,并进行再生研究。研究表明,HZSM-5分子筛可转化生物油中的酸类、醛类和酮类等"非期望"有机物,生成较多"期望"有机物,如酚类和芳烃类物质,降低生物油的氧含量及酸性,提高生物油的热值;HZSM-5使用80 min后,生物油品质明显变差,催化剂活性明显降低;失活催化剂上沉积的焦炭主要呈纤维状,同时,还存在少量石墨状焦炭,焦炭总量达14.12%,且使用过程中催化剂的比表面积和孔容均下降,晶粒的团聚现象加剧,结晶度下降;在催化提质过程中,在孔道内生成的石墨状焦炭及在表面形成的纤维状焦炭大量覆盖活性位点,使得催化剂失活。经550℃再生后,催化剂可恢复催化性能。
- 尹海云李小华张蓉仙樊永胜俞宁蔡忆昔
- 关键词：HZSM-5生物油失活机理
- Zn-P复合改性HZSM-5在线催化热解获取生物油的研究被引量：15
- 2015年
- 为进一步提高精制生物油的制取效率和燃料品质,采用Zn和P对HZSM-5分子筛进行复合改性,使用XRD、SEM EDS、ICP-AES、BET等方法表征改性HZSM-5分子筛,考察了Zn、P改性对精制生物油理化特性和液相产物的化学组成以及对HZSM-5抗结焦性能的影响。结果表明,Zn、P在HZSM-5表面负载均匀,Zn、P改性未影响HZSM-5的晶体骨架结构,改性HZSM-5的比表面积随着Zn负载量的上升而减少;Zn负载量为3%时,催化热解得到的精制生物油含氧量为10.67%,热值为36.76 MJ/kg,p H值为5.85,精制生物油品质得到显著提升;液相产物中酸类、醛类和酮类等不期望物质相对含量显著下降,芳香族化合物相对含量显著增加,芳香族化合物相对含量为91.93%,其中,芳香烃为74.63%;HZSM-5因负载P使得其相对结焦量明显降低,显著增强了HZSM-5的稳定性;Zn改性促进了氢原子转移和碳正离子的形成,有利于提高HZSM-5分子筛的芳构化性能。
- 李小华陈磊樊永胜焦丽华刘莎蔡忆昔
- 关键词：HZSM-5分子筛改性生物油
- 油菜秸秆真空热解蒸气在线催化提质研究被引量：15
- 2014年
- 以HZSM-5分子筛为催化剂,在两段式反应器上对油菜秸秆真空热解产生的蒸气进行了在线催化提质研究。考察了催化温度、催化剂用量和HZSM-5硅铝比对产物产率的影响;并以油相产物产率为指标,采用响应面法对工艺参数进行了优化,并对在最优条件下制取的油相和水相产物进行了理化特性分析。研究结果表明,催化温度、催化剂用量和硅铝比对产物产率影响显著;获得最高油相产率的工艺参数为:催化温度为491.0℃、催化剂用量为33.2 g(生物质与催化剂质量比为0.301)、硅铝比为53,此时,油相产率达9.80%,与预测值9.90%较为接近;油相产物的H/C摩尔比、p H值和高位热值分别为1.518、5.15和33.80 MJ/kg,可用作动力机械燃料;水相产物(干基)的H/C摩尔比和高位热值分别为1.269和29.69 MJ/kg,同样具有较高的燃料品质。
- 樊永胜蔡忆昔李小华俞宁尹海云
- 关键词：油菜秸秆热解催化响应面法生物油
- 基于GRNN的生物质真空热解液化过程优化研究
- 2014年
- 以油菜秸秆为原料,采用真空热解系统进行了制取生物油的正交试验研究,基于广义回归神经网络(GRNN)原理,建立了以热解终温、体系压力、升温速率和保温时间为输入变量,生物油产率和能量转化率为输出变量的预测模型,并以生物油产率和能量转化率为目标开展了系统参数的优化,对优化结果进行了试验验证。研究结果表明,经训练后的GRNN预测模型输出的生物油产率和能量转化率的预测值与试验值吻合较好;当热解终温为486.8℃、体系压力为5.0 kPa、升温速率为18.1℃/min、保温时间为55.0 min时,最高生物油产率和能量转化率分别为43.6%和35.5%。经试验验证,优化结果较为精确。
- 樊永胜蔡忆昔李小华赵卫东俞宁
- 关键词：GRNN生物质真空热解
- 油菜秸秆真空热解液化生物油分析与表征被引量：6
- 2014年
- 以油菜秸秆为原料,利用GC-MS对真空热解制取的生物原油(BC)进行了成分测定,利用FT-IR和GPC对BC的低沸组分(LBF)和高沸组分(HBF)以及老化90d后的均相老化组分(HAF)和粘稠沉淀组分(TDF)进行了化学结构组成和平均分子量及分散度分析。研究结果表明,BC含有水、烷烃、酚、醇、酮、醛、羧酸、酯和芳香族类等物质;BC在分馏和老化过程中各官能团上电子剧烈运动,加强了分子间的作用力,内部各成分之间易相互反应,造成各组分与BC间存在差异;BC和LBF接近单分散体系,HBF、HAF和TDF均为多分散体系,分子量分散度分别达到15.85、7.91和20.86;BC化学稳定性较差,需对BC进行提质改性提高其稳定性,以实现其高品质利用。
- 樊永胜蔡忆昔李小华张蓉仙尹海云俞宁
- 关键词：油菜秸秆真空热解生物油分馏
