一、生物质裂解气中焦油转化催化剂的研究现状（论文文献综述）
李昭莹[1]（2020）在《基于脱氧加氢的介微孔复合分子筛催化稻壳热解制备高品质生物油特性研究》文中提出随着经济的发展,化石能源的大量消耗导致一系列环境和资源问题,寻找和开发具有低成本高效益化石燃料替代品越来越得到重视。生物质能作为一种可再生能源,热解转化成生物油是缓解严重能源环境问题的重要途径之一。鉴于初级生物油存在低热值、高腐蚀性、不稳定性以及与石化燃料的不相容性等缺点,通过脱氧加氢的方法对生物质快速催化热解制油过程进行优化提质。本文选取稻壳作为生物质原料,从“脱氧加氢”的角度对生物质快速催化热解过程进行研究。“脱氧”角度:对HZSM-5催化剂进行有机碱改性;在此基础上,引入介孔分子筛催化剂MCM-41,对有机碱改性HZSM-5催化剂进行构筑,制备了介微孔复合分子筛催化剂;基于制备的催化剂,通过使用微波加热这种加热方式对稻壳热解。“加氢”角:由于生物质本身是缺氢原料,通过增加废弃大棚塑料薄膜作为多氢材料,向稻壳提供氢源,产生协同作用,达到生物油提质优化的作用;基于H2活性氛围的生物质临氢催化热解为生物油补氢脱氧提供新思路。为了增强HZSM-5的催化活性,使用碱溶液对HZSM-5进行改性,通过X射线衍射、透射电子显微镜、N2吸附-脱附和程序升温氨气吸附脱附对催化剂进行表征试验,结果表明HZSM-5催化剂上出现了介孔结构,去除了部分外表面强酸性位点,保留了内部弱酸性位点。使用制备的碱改性HZSM-5催化剂对稻壳进行微波加热快速催化剂热解试验（MACFP）,在550°C时,微波加热稻壳快速催化热解可获得最高的液相产率41.5wt.%。随着四丙基氢氧化铵（TPAOH）改性溶液浓度的增加,碳氢化合物包括苯、甲苯、乙苯和二甲苯（BTEX）的相对含量在使用2.0 mol/L TPAOH改性HZSM-5催化剂（HT-2.0）时达到最大值45.9%,并且有机碱TPAOH改性的HZSM-5有效减少了焦炭生成。由于有机碱改性的HZSM-5催化剂表面介孔随机无序的缺点,通过十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）作为MCM-41的模板剂,对有机碱改性的HZSM-5催化剂进行二次构筑,制备了“核-壳”复合分子筛催化剂。产物中碳氢化合物相对含量最高60.5%的介微孔复合分子筛催化剂的制备条件为:2.0mol/L TPAOH溶液、10 wt.%CTAB、110°C的消解温度和结晶温度以及24h的消解时间和结晶时间。介微孔复合分子筛催化剂中MCM-41壳层对单环芳烃的选择性有重要影响,介孔催化剂的低包覆和过多组装都会导致对芳烃的选择性降低。较低的结晶温度降低了HZMS-5表面MCM-41催化剂的形成。另一方面,高结晶温度破坏了HZSM-5的结构。低包覆的介孔分子筛减少多环芳烃的初始裂解,从而导致HZSM-5表面通过大分子缩合形成焦炭,不利于反应的进行,甚至堵塞孔道导致反应无法进行。另一方面,过多的介孔催化剂相对减少了微孔催化剂上的催化活性位点数量,从而降低了催化剂活性。综合微波加热和流化床反应器两种工艺手段,搭建了微波流化床,进一步提高生物质快速催化剂热解的效率。以制备的介微孔复合分子筛催化剂为催化重整媒介,比较了流化床与固定床的热解稻壳的区别,使用微波流化床的液相产率明显上升,生物油产物中碳氢化合物的相对含量（67.6%）明显高于固定床热解产物中的相对含量（60.5%）。催化剂的增加会促进脱羰和脱羧反应,从而产生更多的烃类化合物,但是过多的催化剂的添加并不能导致更高的单环芳烃选择性。碳氢化合物的相对含量经过四次催化剂再生后从67.6%减少到58.3%。随着再生次数的增加,介微孔复合分子筛催化剂的重复使用性高,不易结焦。对未来的大规模生产使用,提供了可能性。选用高H/Ceff物质（多氢原料）辅助生物质催化热解是提高总原料H/Ceff的有效方法。使用介微孔复合分子筛催化剂,将稻壳和废弃大棚塑料薄膜进行协同催化热解试验,对生物油进行加氢脱氧,相对于协同非催化热解产物中的碳氢化合物多为长链脂肪烃,协同催化产物中的碳氢化合物多为芳烃和短链脂肪烃。当废弃大棚塑料薄膜在原料混合物中的比例增加时,碳氢化合物的相对含量先增加后减少,在质量比1:1.5时取得最大值71.1%。在微波流化床试验中,稻壳和废弃大棚塑料薄膜协同催化三相产率中,液相产率比稻壳单独催化液相产率低,气相产率高。催化剂上焦炭产率变低,多氢原料的供氢作用减缓了过程中前驱物深度脱氢结焦反应。使用微波流化床,当稻壳与废弃大棚塑料薄膜的质量比为1:1.5时,生物油中碳氢化合物的相对含量相较于稻壳单独催化热解有明显提升,其数值为76.9%。为了进一步加氢,使用介微孔复合分子筛,探究了稻壳临氢催化热解这一新思路。稻壳临氢催化热解过程中催化剂结焦程度比快速催化热解产物中降低2.3wt.%,氢气的存在减少了焦化反应的程度并增加了气态烃产物的产量。临氢催化热解过程中,脱羰和脱羧等催化脱氧反应和加氢脱氧反应得到增强,液相碳氢化合物的相对含量高于快速催化剂热解产物中碳氢化合物的相对含量。在临氢热解中,较高的压力可增加催化活性,促进了中间含氧化合物的以脱水而生成碳氢化合物,并且减少了焦炭的形成。高温会加剧焦炭和大分子过渡态芳烃的裂解,从而导致对甲烷和轻质烯烃有更高的选择性,使得产率增加。对稻壳木质素中重要组成部分愈创木酚进行了量子化学模拟,从机理方面阐述了其临氢热解的反应路径。
许长春[2]（2020）在《铁基改性氧化钙对生物质气化特性影响研究》文中研究说明与化石燃料相比,生物质能是一种理想的清洁能源,其具有可再生性并能够实现二氧化碳零排放。生物质气化制取富氢合成气是生物质热化学转换利用的一种有效方式。采用水蒸气作为气化介质以及使用CaO吸收剂是提高生物质气化中H2含量的有效手段。CaO作为生物质气化中一种有效的吸收剂,可以吸收生成的CO2,同时对气化起到一定催化作用,在促进气化反应的同时实现了CO2的捕集。但在焦油含量较大的情况下,CaO容易失去活性,考虑可以添加活性组分对CaO进行改性。为了提高生物质气化中H2的产量以及减少焦油含量,抑制CaO吸收剂的失活,本文通过添加Fe的活性组分对CaO进行改性,并对Fe/CaO吸收剂作用下的生物质气化特性进行研究。首先对比研究了木屑、木屑和CaO、木屑和Fe/CaO三种实验工况下的热解和气化热重规律,采用TG-FTIR分析热解得到的气体产物。热重实验结果给出了三种情况下热解和气化的不同反应阶段。添加CaO和Fe/CaO吸收剂的工况,相比于纯木屑工况,多出了CO2的吸收和释放过程。结果表明,添加CaO和Fe/CaO均有助于木屑的热解和气化,差异在于,CaO对于CO2的吸收效果更显着,Fe/CaO对木屑热解和催化气化作用更显着。其次,探讨了Fe/CaO吸收剂的最佳制备方法,包括对不同制备方法,不同钙的前驱物和铁离子盐调控,吸收剂中不同铁负载量进行研究。所有制备得到的Fe/CaO吸收剂均通过XRD、SEM-EDS、BET、CO2-TPD、H2-TPR等表征手段对吸收剂的化合物组份、微观形貌、钙与铁的元素分布、颗粒比表面积、CO2吸收能力、吸收剂的H2随温度还原特性等进行了详细的探究。并将制备的不同吸收剂用于生物质水蒸气气化实验,考察其气化特性。研究了湿式混合法、溶胶-凝胶法和浸渍法三种方法制备的Fe/CaO吸收剂特性。三种制备方法制得的Fe/Ca吸收剂,其成分均为CaO和Ca2Fe2O5。其中浸渍法具有更好的CO2吸收性能。三种方法制备的吸收剂均提高了生物质气化的氢气产率和总气体产率,其中效果最好的是浸渍法制备的吸收剂。在浸渍法的基础上,研究不同的前驱物制备的吸收剂特性。几种吸收剂中的主要组份为CaO和Ca2Fe2O5,其中采用Ca（C2H3O2）2·H2O或Fe（C2H3O2）2制备的吸收剂还存在Fe2O3成分。从气化结果来看,采用CaO和Fe（NO3）3·9H2O制备的吸收剂具有最高的H2产率。选用最佳的前驱物用浸渍法制备不同Fe负载量的吸收剂,研究Fe含量对吸收剂的性能影响。结果表明,随着Fe负载量增大,组分中Ca2Fe2O5增加,吸收剂的CO2吸收性能降低。Fe/CaO摩尔比为5%时,生物质气化可获得最佳的合成气产率和H2产率。Fe/CaO=5%的摩尔比时,生物质在700℃下水蒸气气化,可获得最高的合成气产率为38.21mol/kg,H2产率为26.40mol/kg,热值为8.69MJ/kg,气化效率为49.15%。气化结果表明Fe/CaO吸收剂对生物质气化的促进作用是CaO和Fe协同作用的结果,CaO主要通过CO2的吸收性促进H2的产生,Fe主要通过催化性促进焦油的水蒸气重整。最后,将制备的Fe/CaO吸收剂应用于焦油模化物甲苯的水蒸气重整反应中,利用其对焦油的催化性,研究了温度,水蒸气甲苯质量比S/T和催化剂对焦油重整的影响。结果表明,温度是焦油水蒸气重整最关键的影响因素,温度越高焦油转化率越大。Fe/CaO催化剂能够有效的促进焦油的水蒸气重整。在850℃时,Fe/CaO质量比为10%的催化剂,对焦油的催化性最好。针对钙基生物质气化系统,提出了一种新型的叠式流化床反应器,该双床装置适用于钙基生物质气化制取富氢合成气。通过叠式流化床反应器的设计,提升管对气化产物中的焦油进行二次裂解,从而提高合成气产量,降低焦油量。该系统采用Aspen软件进行模拟,验证了提升管的有益作用。以1kg/s进口生物质为例,当蒸汽流量为40mol/s,CaO循环流量为17.5mol/s,碳转化率0.5时,出口合成气中氢气产量可达到197kg/h,氢气浓度可达到79%。
蔡尧尧[3]（2020）在《载La半焦基催化剂生物质催化热解实验研究》文中研究指明在当今这个能源短缺的时代,探索新能源和提高能源利用率是一个热点问题。利用大量且容易获得的林产废弃物生物质进行热解重整制取氢气作为清洁燃料使用,是当下广泛研究的热点问题。就本领域国内外的研究进展而言,生物质热解领域主要的研究焦点是寻找高效的热解重整催化剂,提高热解气的产量以及氢气产量。目前研究中存在的问题主要是:催化剂性能不稳定、造价太高、易积碳或失活及热解过程产生的焦油难以净化或脱除。寻找一种资源丰富、价格低廉的催化剂,提高催化剂效率并更高效地进行焦油的脱除是目前生物质热解重整的研究热点。在此前提下,本文以松木燃料棒作为生物质原料,采用自行设计搭建的两段式热解重整炉为实验平台,并制备了半焦催化剂以及载镧半焦基催化剂,考察了其对生物质热解重整反应的影响,简要分析了重整温度及两种催化剂对生物质热解重整所得气、液、固产物的影响。（1）相比单纯的热解实验,在重整条件下,气体产率由650℃时的437g/kg升高到850℃时的497g/kg,均高于900℃热解时的最高产率,H2体积分数亦有明显增大,均高于800℃热解时的H2体积分数;焦油的生成量在重整条件下也出现下降的现象,液相产物在重整条件下接触高温环境的时间延长,有利于羧基更充分的脱除,酚类和醇类等更加彻底的分解;残炭的表面随着热解温度的升高逐渐变得凹凸不平,且其强度也在缓慢的减小;（2）添加半焦催化剂进行催化重整后,燃气产率升高速率明显,H2体积分数增加;加入半焦催化剂后,焦油生成量明显下降,液相产物气态时经过半焦催化剂高温催化重整后,O-H官能团的化合物明显减少,C-H、C-O、C=O等伸缩振动的特征峰峰面积有所加强,特征峰峰数减少;半焦催化剂在催化重整过程中参与了反应,表面断裂加重积灰堵塞孔道现象,催化活性降低;（3）载La量为6%半焦基催化剂性能较好,催化重整温度为800℃时,经载La半焦基催化剂催化重整后,松木热解气最高产率达到531g/kg,焦油生成量最低为90g/kg;H2体积分数由650℃时的20.42%升高至850℃时的32.66%,相较于无催化剂和半焦催化剂条件,其在800℃时H2体积分数明显高于无催化剂时的16.77%和以半焦为催化剂时的20.06%;焦油生成量降低趋势明显;经催化重整后,催化剂存在金属元素的团聚现象,活性组分La2O2CO3和La转化为La2O3,伴随积碳积灰现象堵塞催化剂表面部分孔道,催化活性有所的减弱。本课题研制的新型载La半焦基催化剂表现出了较好的松木催化热解性能,对提升生物质热解效率、降低热解能耗具有重要现实意义。
张建[4]（2020）在《生物质在不同氛围下热裂解及其产物特征研究》文中进行了进一步梳理我国生物质资源丰富,每年都会产生大量的农业、林业、畜牧业和生活的废弃生物质。采用热裂解技术可以实现这些生物质能源化高效利用,也是解决秸秆等农林废弃物综合利用的有效途径,还可以缓解化石能源危机、解决环境污染等问题。在低氧（绝氧）和一定温度及升温速率（慢速和快速）下,生物质发生一系列热化学反应最终生成气（热裂解气）、液（木醋液）和固（生物炭）三相产物。慢速热裂解是以固相产物为主,目前生物炭应用具有广泛前景,但是慢速热裂解气相产物中含有挥发性有机污染物,危害人体的健康,其能否有效利用是制约生物炭规模化生产的主要问题。本文选取白松、樟子松、竹柳、银杏叶、梧桐叶、玉米秸秆、水稻秸秆、稻壳、玉米芯和废菌菇棒10种不同生物质原材料,通过控制原材料粒径、热解温度、升温速率和载气流速,研究了惰性（高纯氩气）和低氧两种氛围下慢速热裂解过程中气相产物产率、轻质气体组分（H2、CH4、CO、CO2）含量、高位热值和能量转换效率,并对热裂解气中挥发性有机污染物成分进行检测。研究结果如下:在惰性氛围下:10种生物质随着热裂解温度的升高,固相产率逐渐降低,液相产率变化不大,气相产物产率逐渐升高。10种生物质热裂解气中CH4和CO2含量均随热裂解温度的升高而降低;除废菌菇棒和银杏叶外,其它生物质热裂解气中H2含量均升高;白松、樟子松和稻壳热裂解气中CO含量随热裂解温度的升高而降低,其它生物质热裂解气中CO含量均增大。不同生物质热裂解气的高位热值变化不一,白松、樟子松、银杏叶、梧桐叶和玉米芯这五种生物质热裂解气高位热值均在550℃时达到最大,分别为17.76、15.57、13.08、17.20和17.90 MJ/Nm3。白松、银杏叶和稻壳三种生物质随着升温速率的增加,固相、液相和气相产物产率变化不大。白松、银杏叶和稻壳热裂解气中H2和CH4含量随升温速率的增大而降低,而CO和CO2含量逐渐升高。白松、银杏叶和稻壳的高位热值均随升温速率的增加而降低。随着载气流速的增加,生物质热裂解气中CO2含量逐渐降低,H2、CH4、CO含量逐渐升高,最后趋于平缓。随着原材料粒径的减小,白松气相产物产率逐渐升高,液相和固相产物产率变化不大,白松和稻壳液相和固相产物产率均变化不大。在同一粒径条件下,白松的高位热值大于稻壳的高位热值。在低氧氛围下:10种生物质随着热裂解温度的升高,固相产率均逐渐降低,气相和液相产率则逐渐升高。10种生物质热裂解气中H2和CH4含量均随着热裂解温度的升高而逐渐增大,CO和CO2含量则逐渐降低。10种生物质热裂解气的高位热值均随着热裂解温度的升高而增大,从6.28 MJ/Nm3升高到17.99 MJ/Nm3。10种生物质热裂解气的能量转换效率均随着热裂解温度的升高而增大,在550℃时,只有4.00%-9.22%的能量被保留在热裂解气中,而在750℃时,有8.15%-24.41%的能量保留在热裂解气中。随着升温速率的增加,固相产物逐渐降低,液相产物逐渐升高,气相产物逐渐降低。H2、CH4、CO、CO2含量随着升温速率的增加,变化规律不明显。白松的高位热值随着升温速率的升高而增大,从12.53 MJ/Nm3增大到15.25 MJ/Nm3,但玉米秸秆和稻壳这两种生物质热裂解气的高位热值逐渐降低。白松的气体能量转换效率随着升温速率的升高而增大,由7.91%增大到11.90%;玉米秸秆的气体能量转换效率逐渐降低,由8.12%下降到5.61%;稻壳的气体能量转换效率先增加后减少。采用热脱附-GC/MS全扫描模式对樟子松在650℃下的热裂解气进行定性分析,共测出17种化合物组分,除氮气和二氧化碳外,其余组分分别为有机烃类（烷烃、烯烃、炔烃）、低碳酮类、低碳醛类物质,其中有机烃类为主要成分。
杨延涛[5]（2019）在《生物质气化合成醇基液体燃料的催化剂体系及工艺研究》文中研究表明以生物质秸秆、废弃物为原料,经过热解气化,将热解气化后的气体通过催化重整调变（CH4+CO2→2CO+2H2）为H2/CO比值在2左右的气体,再经过催化合成为低碳醇液体燃料,但是生物质热解气变换重整合成低碳醇液体燃料的技术路线依然存在着生产成本过高,催化剂活性不足以及容易引起积碳失活等问题,制约着该工艺的大规模开发和利用。因此生物质废弃物热解气化变换重整合成低碳醇液体燃料的工艺路线还有待解决以下关键问题:深入理解CH4和CO2重整转化为出和CO的转化机理,H2/CO比值调变的反应机理,研发制备高效抗积碳的优质催化剂,减少整个反应过程中的反应热能耗,降低生产成本使目前的生物质废弃物热解气化重整合成低碳醇液体燃料的工艺技术更加廉价可行和推广。考察了生物质气化变换重整合成低碳醇液体燃料的催化剂制备和工艺,通过对催化剂的改性,实现了生物质气化燃气中H2和CO的有效富集,提升了 H2/CO 比值,以及在低温低压条件下醇基液体燃料的合成。首先以堇青石为载体,通过真空浸渍的方法,制备出以Ni基为主导的多金属复合型催化剂,以模拟气为生物质气化燃气模型组分,在固定床反应器上,考察了 H2和CO富集过程中影响催化剂反应活性的关键性工艺因素。结果表明:采用3%Ni-1%Co-1%Rh/堇青石为催化剂,在750℃反应温度,流速为300sccm工况条件下,H2含量增加了 192.3%,CO的含量增加了 220.4%,达到了富集H2和CO含量的目的。在催化剂稳定性考察中3%Ni-1%Co/堇青石的催化活性可以稳定在100h左右,而3%Ni-1%Co-1%Rh/堇青石催化剂的稳定性超过150h。以HZSM-5分子筛为载体,通过真空浸渍的方法负载活性金属组分,以固定床为反应器,引入CH4进行重整,研究了 H2/CO 比值调变过程中影响催化剂反应活性的关键性工艺因素。在气体流速300sccm条件下,以700℃反应温度为最佳,实验优选出8%Ni-5%Co/HZSM-5分子筛催化剂上,CH4的转化率为68.4%,CO2转化率为58.1%,H2/CO 比值为2.20;而继续负载了贵金属Rh后,在8%Ni-5%Co-1%Rh/HZSM-5分子筛催化剂上,CH4的转化率为70.3%,CO2转化率为55.3%,H2/CO 比值为 2.47。最后在经过催化变换重整后得到的H2/CO 比值为2.20的基础上进行醇基液体燃料的合成实验,采用共沉淀法制备CuFeNi/ZrO2催化剂,并用真空浸渍法将不同含量的碱金属K引入催化剂,实验结果表明碱金属K组分的负载能明显增强原料气中CO在催化剂表面的解吸附能力,提升CO的转化率,同时可以降低副产物CxHy和CO2的选择性,增强目标液体产物总醇的选择性。在总醇选择性增加的同时,其中甲醇的选择性大幅度得到提升,最高选择性可以达到57.7%,达到了预期合成低碳醇的实验目的,在280℃反应温度,反应压力3MPa,气体流速50ml/min,此时CO的转化率为46.8%,总醇的选择性为45.4%,总醇中CH3OH选择性为57.7%,C2H5OH的选择性为37.3%,产物中甲醇和乙醇合计的选择性达到95%。此外,应用XRD、BET、NH3-TPD、H2-TPR、SEM、TEM、TG-DTG等分析手段对催化剂进行了表征,通过对表征结果分析研究了催化剂结构、特性以及积碳情况的变化,分析了反应过程中正副化学反应及产生积碳的机理,改善了催化剂表面酸性以及降低积碳生成率。贵金属Rh的引入增强了金属Ni晶体颗粒与载体之间的作用力,促进了金属Ni晶体颗粒的分散度进一步提高,提升了催化剂整体的催化活性和抗积碳能力。采用级数动力学模型和MVK动力学模型模拟了 CH4重整反应的动力学过程,建立了反应动力学模型,为催化剂颗粒尺寸、反应温度、气体流速等工艺参数的调变提供了理论支撑。
周玉立[6]（2018）在《微波诱导金属放电强化生物质焦油裂解试验与机理研究》文中研究表明生物质能是全球继煤炭、石油、天然气之后的第四大能源,其来源广泛、应用成本低等特点决定其已经成为国际能源转型的重要力量。加大生物质能的研发和应用力度,不仅能够推动能源产业升级,完成新旧动能转换,同时可以改善工业生态、推动新式循环经济的发展。相较传统化石燃料而言其应用方式更具多样性和复杂性。其中,气化技术是目前常见的生物质能转化技术,但过程会伴随焦油的产生,焦油的存在不仅会腐蚀设备、堵塞管道、造成二次污染,而且还会降低生物质气化效率,该问题限制了生物质气化技术的发展和应用。目前,很多学者针对生物质焦油问题进行了广泛研究,但始终没有找到一种高效、清洁、操作方便、稳定可靠的焦油处理方法。研究发现,微波作用于具有特殊形态（如尖端、锋利边缘）的金属时会产生一种独特的放电现象,且过程伴随明显的放热、放电以及等离子体激发,多种效应的耦合在一定程度上能够加速有机质裂解反应、提高资源回收效率和利用率。因此,本文以去除生物质气化工艺中的焦油为目标,选择焦油中含量最高且拥有典型代表性化学结构的甲苯为焦油模型化合物,提出利用微波诱导金属放电机制强化生物质焦油裂解的技术方案。并采用从可行性分析到机理研究、从机理研究到工艺应用的研究方法,对微波诱导金属放电强化生物质焦油裂解的过程、影响因素及机理展开系统研究。开展的主要工作如下:采用试验手段,根据甲苯经过微波金属放电区域前后的浓度变化,展开微波诱导金属放电强化生物质焦油裂解的可行性研究。同时,考察放电过程中微波电磁参数、金属介质属性、放电气体等参数对金属放电强度和甲苯裂解效率的影响规律。结果表明,950ppm的甲苯经过一定强度的微波金属放电区域后浓度发生明显降低,且裂解气中有小分子可燃气体产生,该结论证实在微波辐照条件下金属介质的放电现象对甲苯裂解的强化作用。同时研究发现金属介质的数量和金属介质的活性都会增强甲苯的裂解效果,而惰性气体的性质对裂解效率也会产生明显影响。在微波金属放电强化甲苯裂解可行性得到证实的基础上,通过多种分析测试手段对放电条件下甲苯裂解气、液、固三相产物特性展开研究,并与传统热解进行对比,以此明确微波金属放电作用下甲苯裂解反应进行的深度及裂解产物优势。结果发现,甲苯在极其简易微波金属放电环境中裂解反应的进行程度,即可达到与传统900℃高温热解近似甚至更彻底的效果,且放电条件下得到裂解产物中H2选择性和固体析炭的石墨化程度等特性都优于传统热解法。针对微波金属放电的产热特性,提出通过微波-介质精密量热法进行放电整体热效应的准确测量,探讨不同变量对金属放电热效应的影响规律。并且基于整体热效应的定量测定,利用ANSYS等数值模拟软件推算不同条件下（金属种类、辐照时间等）金属放电诱发高温位点的局部温度与界面温度梯度,明确微波金属放电引发热点的程度。结果表明,直接量热法创造性地实现了金属放电过程整体热效应的定量评估,放电过程中金属介质属性和电磁参数等变量对放电产热均存在一定影响。同时,放电温度场模拟结果证实热点效应的存在性,并从放电产热角度揭示微波金属放电裂解甲苯的作用机理。针对微波诱导金属放电的发光特性,建立一套高灵敏度的等离子光谱分析系统,利用发射光谱法对不同条件下的微波金属放电等离子体进行诊断,分析微波诱导金属放电的微观物理过程,从等离子体效应角度揭示微波金属放电裂解焦油的机理和规律。同时探讨了放电过程中,微波场内植入金属电极材料（Fe、Ni、W）、放电气体介质种类（N2、He、Ar）以及外加微波功率等物理参量对放电等离子体释放的作用规律,明确金属放电等离子特性的影响机制。结果表明,微波诱导金属放电是由金属介质所含元素原子与环境气氛气体原子的电子跃迁共同作用产生,过程中伴随着高能量粒子的产生、猝灭以及等离子体的释放。其中,放电气体介质从根本上决定着放电等离子体发射光谱的谱线分布区域,而金属种类和微波功率的影响主要体现在等离子体发射光谱的强度上。最后基于试验与机理研究结果,提出了一种将生物质热解制气与微波金属放电裂解生物质焦油组合为一体的新型工业化思路,拟将微波与特殊形态金属诱发放电裂解焦油模型化合物的方法,应用到实际生物质连续热解的工况情景,展开一系列放电环境下中药渣焦油脱除性能的试验研究。结果表明,微波金属放电在真实生物质热解系统中对焦油同样具有很好的脱除效果。另外,通过过程影响因素的优化配置,明确提高微波辐照功率、延长气体停留时间、增加放电装置级数以及塑造光催化耦合效应对焦油裂解的强化作用。完成了微波金属放电和中药渣催化热解的技术集成,形成热转化燃气制备和净化提质技术路线和工艺包,为最终生物质高效资源转化、降低生物质热解焦油排放量以及改善生态环境提供一种新工艺。
张宇川[7]（2018）在《基于铁基催化剂的生物质焦油微波裂解试验研究》文中研究表明目前传统能源的使用已无法满足人们对工业化进程及环境保护的要求,而生物质能源因其来源广泛、环境友好、可再生等特点受到研究者的关注。在生物质气化过程中,生物质焦油的产生极大地影响了气化设备运行及生物质能量利用,而采用催化裂解法可有效将焦油分解为小分子气态化合物。铁基催化剂是一种绿色金属催化剂,价格便宜且反应后产物对环境无污染,但在常规加热方式下铁基催化剂的催化效率较低,无法满足焦油的降解要求;微波加热技术因其快速均匀加热特性,可以保证催化剂温度在较短时间内迅速升高到裂解所需温度,而微波加热过程中具有的金属放电现象及带来的热点效应和等离子体效应也可弥补铁基催化剂效率较低的不足。因此,本文选择甲苯作为生物质焦油的模型化合物,以微波作为加热方式,将单质铁负载到吸波性能良好的载体（碳化硅、生物质半焦）作为催化剂,探讨在不同工况下甲苯的裂解率及产物成分;对反应后催化剂积炭进行表征,并通过重整对催化剂进行消积炭试验。首先分别采用自制的Fe/SiC和Fe/C催化剂,在不同工况（微波比功率、铁单质含量、空速）下考察甲苯的裂解率及氢气相对含量。对于Fe/SiC催化剂:随着比功率的增加,甲苯裂解率和氢气相对含量均为先增加后降低,当比功率为70W/g时二者达到最大值,分别为86.3%和84.5%;随着铁含量的增加,甲苯裂解率及氢气相对含量均为先增加后保持不变。当铁单质含量为10%时二者达到最大值;甲苯裂解率及氢气相对含量均随空速的增加而减少,而相比甲苯裂解率的下降幅度（19.6%）,氢气相对含量下降得更为缓慢（7.9%）。对于Fe/C催化剂:三种工况下甲苯裂解率及裂解气相对含量的变化趋势与Fe/SiC催化剂时相同,但在最佳工况时（比功率300W/g、铁单质含量8%、空速637h-1）Fe/C催化剂的裂解率仅为81.5%,比Fe/SiC催化剂少4.8%;但Fe/C催化剂在试验中不会出现烧结现象,使用寿命比Fe/SiC催化剂长;改变玉米芯焦的制备温度发现,随着制焦温度的升高,甲苯裂解率有明显提升,当制焦温度由500℃上升到700℃时,甲苯裂解率由81.5%增加至86.1%;对制备的玉米芯焦进行酸洗脱灰处理,发现脱灰后甲苯的裂解率及裂解气相对含量明显下降。其次对Fe/SiC催化剂下甲苯裂解反应的过程特性及积炭情况进行分析。反应前5分钟为预热阶段,甲苯不参与反应,从第6分钟正式反应开始至第12分钟,甲苯裂解率及氢气相对含量一直升高,在第10-12分钟二者达到最高值,分别为94.4%和85.8%。随后两者开始下降。通过XRD可检测到反应后催化剂有明显积炭,而通过SEM-EDS及TPO可观察出积炭类型主要为球状炭和丝状炭,利用TG分析可精确测得催化剂的积炭率为2.25%。分别引入水蒸气及二氧化碳对甲苯进行重整反应及消积炭反应,发现当水碳比为0.75时裂解效果最好,裂解率及裂解气相对含量分别为92.8%和89.6%,此时积炭率为0.67%;当CO2与N2的流量比为0.75时效果最好,裂解率及裂解气相对含量分别为90.1%和91.6%,此时积炭率为0.89%。向系统内引入水蒸气或二氧化碳对催化剂进行再生处理,发现随着催化剂使用时间的增加,甲苯裂解率逐渐降低随后保持稳定,最后分别稳定为63.2%和60.6%。
孟凡彬,孟军[8]（2017）在《玉米秸秆炭和木屑炭催化裂解焦油的试验研究》文中研究表明针对生物质热化学转化过程中产生焦油的诸多不利影响,利用催化裂解法将焦其化为小分子燃气,可达到双效降低焦油含量并提高燃气热值的目的。本研究利用500℃条件下慢速热解获得的玉米秸秆炭和木屑炭作为催化剂,在自制的焦油催化裂解装置中,研究裂解温度为700、750、800、850、900、950和1000℃时,两种催化剂对焦油的催化裂解效果。结果表明:两种催化剂对焦油裂解具有良好的催化性能;随着裂解温度升高,裂解气中H2含量逐渐增加,CO、CH4、C2H4、C2H6等含量均逐渐减少,裂解气热值和密度逐渐降低;比较来看,木屑炭对焦油的催化性能优于玉米秸秆炭;焦油裂解产气率随裂解温度升高而增加,在反应温度为1000℃时,玉米秸秆炭和木屑炭催化裂解焦油的产气率分别为91.98%和94.11%。总体来看,玉米秸秆炭和木屑炭既对生物质焦油具有良好的催化性能,又为催化裂解反应提供炭源。
李乐豪,闻光东,杨启炜,张铭,邢华斌,苏宝根,任其龙[9]（2017）在《生物质焦油处理方法研究进展》文中研究说明生物质气化技术是目前常见的生物质能转化技术,其过程中产生的焦油不仅有腐蚀设备、堵塞管道、造成二次污染等危害,而且会降低生物质气化效率。文章介绍了生物质焦油的组成、危害及其处理方法,重点介绍了最近几年里催化裂解法和等离子体法处理焦油的研究进展,并比较了不同方法的优缺点。物理法具有设备和操作流程简单的优点,但存在焦油自身能量得不到利用和二次污染等问题。热裂解法可将焦油转化为气体,具有增加产品气能量含量的优点,但对操作温度的要求高,耗费较大。催化裂解法的温度低于热裂解法,是目前研究最活跃的领域,但仍普遍存在催化剂稳定性差、易失活、价格高等难题。等离子体法是近年来新兴的焦油处理方法,包括冷等离子体法和热等离子体法。其中,热等离子体法具有高温、高焓、高电子密度的特点,为生物质焦油处理技术的发展提供了新的可能。
丁鼎[10]（2017）在《金属元素在生物质一体化制氢中的催化作用研究》文中研究说明本课题组自制的生物质一体化制氢系统通过快速热裂解、气固同步转化、水蒸气催化重整可以有效制取富氢气体。在此工艺基础上,本论文研究主体分为三部分:不同金属元素对一体化制氢系统的影响、K2CO3/CaO在一体化制氢系统的协同作用和生物质炭催化重整生物油模拟物制氢研究。基于生物质一体化制氢工艺,考察了不同金属元素K、Ca、Mg、Fe、Zn对玉米芯废屑制氢过程中氢产率、产品气组成以及碳转化率的影响。结果表明,不同金属元素催化效果依次为K>Fe>Mg>Ca>Zn,其中K元素的催化效果最为明显。并在此基础上,选择K金属作为添加催化剂,详细探讨了金属元素对热解及气化过程的影响,结果表明,添加K金属能够促进生物质的热解和气固同步转化过程。当热解温度600℃及气固同步转化温度850℃时,潜在氢气产率和碳转化率达分别86.97g/kgbiomass和90.11%。对K2C03和CaO在一体化制氢中作用进行研究,发现提高进料中K2C03和CaO的含量都有助于提升一体化制氢效率。K2CO3有助于提高制氢系统的碳转化率,而CaO可以显着改变热解和气化后产品气组成分布,提高氢气浓度。研究还表明,添加K2CO3/Cao共同促进了在生物质一体化制氢系统,气固同步转化温度为850℃时,达到最高的氢气产率81.41g/kg biomass 和碳转化率 91.58%。研究添加K2C03生物质热解后获得的生物质炭（K-biochar）作为催化剂对生物油模拟物重整制氢的影响,并对工艺条件进行了考察,结果表明较高的温度,适宜的S/B和WH SV有利于氢产率提高,即在温度为900℃,水碳比为3,WHSV为1h-1的时候有最大氢产率87.12%和最大氢浓度73.68%。K-biochar有较好的催化活性,相比无添加剂热解后生物质碳（Raw-biochar）的实验氢产率提升了 11.99%
二、生物质裂解气中焦油转化催化剂的研究现状（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、生物质裂解气中焦油转化催化剂的研究现状（论文提纲范文）
（1）基于脱氧加氢的介微孔复合分子筛催化稻壳热解制备高品质生物油特性研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 生物质热转换制备液体燃料 |
| 1.2.2 生物质催化热解介、微孔催化剂研究现状 |
| 1.2.3 微波加热生物质催化热解研究现状 |
| 1.2.4 生物质与多氢原料协同催化提高生物油品质研究现状 |
| 1.2.5 生物质临氢催化热解研究现状 |
| 1.3 生物质快速催化热解制油存在的主要问题 |
| 1.4 研究内容及技术路线 |
| 参考文献 |
| 第二章 有机碱改性HZSM-5 催化稻壳快速热解特性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验原料及方法 |
| 2.2.1 试验原料及预处理 |
| 2.2.2 催化剂制备 |
| 2.2.3 催化剂表征 |
| 2.2.4 微波加热生物质快速催化热解试验台 |
| 2.2.5 热解产物分析及分析指标 |
| 2.3 试验结果及分析 |
| 2.3.1 催化剂表征结果分析 |
| 2.3.2 无机碱、有机碱改性HZSM-5 催化剂机理比较分析 |
| 2.3.3 温度对微波加热稻壳非催化快速热解产物的影响 |
| 2.3.4 有机碱改性HZSM-5 分子筛催化性能测试 |
| 2.3.5 不同碱改性HZSM-5 分子筛和HZSM-5 催化性能比较研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 介微孔复合分子筛催化剂构筑及催化特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 试验原料与方法 |
| 3.2.1 试验原料及预处理 |
| 3.2.2 催化剂制备 |
| 3.2.3 催化剂表征 |
| 3.2.4 快速催化热解反应 |
| 3.2.5 热解产物分析及分析指标 |
| 3.3 试验结果及分析 |
| 3.3.1 催化剂表征结果分析 |
| 3.3.2 基于无机碱改性复合分子筛稻壳快速催化热解特性分析 |
| 3.3.3 微波加热介微孔复合分子筛催化稻壳快速热解特性研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于微波流化床的稻壳快速催化热解特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 试验原料及方法 |
| 4.2.1 试验原料及预处理 |
| 4.2.2 催化剂制备 |
| 4.2.3 微波加热生物质快速催化热解流化床试验台 |
| 4.2.4 热解产物分析及分析指标 |
| 4.3 试验结果及分析 |
| 4.3.1 微波固定床与微波流化床稻壳快速催化热解比较研究 |
| 4.3.2 不同催化剂在微波流化床中对稻壳快速催化热解的影响 |
| 4.3.3 不同原料与催化剂比例对稻壳快速催化热解的影响 |
| 4.3.4 介微孔复合分子筛催化剂的再生试验 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 稻壳与废弃大棚塑料薄膜催化热解协同作用特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 试验原料与方法 |
| 5.2.1 试验原料及预处理 |
| 5.2.2 催化剂制备 |
| 5.2.3 快速催化热解反应 |
| 5.2.4 热解产物分析及分析指标 |
| 5.3 试验结果及分析 |
| 5.3.1 温度对稻壳、废弃大棚塑料薄膜非催化共热解的影响 |
| 5.3.2 温度对稻壳和废弃大棚塑料薄膜协同催化共热解的影响 |
| 5.3.3 稻壳和废弃大棚塑料薄膜质量比对协同催化共热解的影响 |
| 5.3.4 稻壳和废弃大棚塑料薄膜在微波流化床中的协同催化共热解 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 稻壳临氢催化热解特性研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 试验原料及方法 |
| 6.2.1 试验原料及预处理 |
| 6.2.2 催化剂制备 |
| 6.2.3 临氢催化热解反应 |
| 6.2.4 热解产物分析及分析指标 |
| 6.3 试验结果及分析 |
| 6.3.1 催化快速热解与临氢催化热解比较研究 |
| 6.3.2 不同催化剂对稻壳临氢催化热解的影响 |
| 6.3.3 压力对稻壳临氢催化热解的影响 |
| 6.3.4 温度对稻壳临氢催化热解的影响 |
| 6.3.5 基于介微孔复合分子筛催化剂的稻壳临氢催化热解的机理 |
| 6.3.6 稻壳木质素中愈创木酚的临氢热解量子化学模拟 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 主要的创新点 |
| 7.3 需进一步开展的研究工作 |
| 附录 |
| 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（2）铁基改性氧化钙对生物质气化特性影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 生物质CaO催化气化的研究现状 |
| 1.2.2 改性CaO催化气化生物质研究现状 |
| 1.2.3 生物质Fe/CaO催化气化研究现状 |
| 1.2.4 综合评述 |
| 1.3 课题研究思路和内容 |
| 1.3.1 研究思路 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 第二章 生物质催化热解及水蒸气气化热重实验 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验装置与方法 |
| 2.2.1 实验装置 |
| 2.2.2 实验原料 |
| 2.2.3 实验方法 |
| 2.3 实验结果和讨论 |
| 2.3.1 生物质催化热解热重实验分析 |
| 2.3.2 生物质催化热解红外光谱分析 |
| 2.3.3 生物质催化气化热重实验分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 Fe/Ca吸收剂制备方法及生物质催化气化特性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Fe/Ca吸收剂制备 |
| 3.2.1 化学试剂和试验仪器 |
| 3.2.2 制备方法 |
| 3.3 不同制备方法Fe/CaO吸收剂表征 |
| 3.3.1 X射线衍射(XRD) |
| 3.3.2 扫描电镜及能谱分析(SEM-EDS mapping) |
| 3.3.3 氮吸脱附(BET) |
| 3.3.4 CO_2吸收性能(CO_2-TPD) |
| 3.3.5 程序升温还原(H_2-TPR) |
| 3.4 不同制备方法的Fe/CaO吸收剂作用下生物质气化特性 |
| 3.4.1 试验系统 |
| 3.4.2 数据分析方法 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 Fe/Ca吸收剂中钙前驱体和铁离子盐调控特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Fe/Ca吸收剂制备 |
| 4.2.1 化学试剂和试验仪器 |
| 4.2.2 制备工艺流程 |
| 4.3 不同制备方法Fe/CaO吸收剂表征 |
| 4.3.1 X射线衍射(XRD) |
| 4.3.2 扫描电镜(SEM) |
| 4.3.3 氮吸脱附(BET) |
| 4.3.4 CO_2吸收性能(CO_2-TPD) |
| 4.3.5 程序升温还原(H_2-TPR) |
| 4.4 Fe/CaO吸收剂生物质气化制富氢合成气特性 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 不同Fe负载量的CaO吸收剂作用下生物质气化特性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 不同Fe负载量CaO吸收剂表征 |
| 5.2.1 X射线衍射(XRD) |
| 5.2.2 扫描电镜及能谱分析(SEM-EDS mapping) |
| 5.2.3 氮吸脱附(BET) |
| 5.3 Fe/CaO吸收剂生物质气化特性 |
| 5.3.1 试验系统及操作 |
| 5.3.2 数据分析方法 |
| 5.3.3 生物质气化碳元素三相平衡 |
| 5.3.4 Fe/CaO吸收剂对气体产物影响 |
| 5.3.5 Fe/CaO吸收剂对焦油组份影响 |
| 5.4 Fe/CaO吸收剂生物质气化机理 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 生物质焦油模化物水蒸气重整特性 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 实验装置和方法 |
| 6.2.2 数据处理方法 |
| 6.3 操作参数对甲苯水蒸气重整的影响 |
| 6.3.1 温度的影响 |
| 6.3.2 水蒸气量的影响 |
| 6.4 Fe/CaO催化剂对甲苯水蒸气重整的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 叠式流化床钙基生物质气化反应器性能模拟 |
| 7.1 系统背景 |
| 7.2 系统模拟 |
| 7.3 结果和讨论 |
| 7.3.1 反应器温度选择 |
| 7.3.2 水碳比和CaO/生物质比 |
| 7.3.3 提升管温度 |
| 7.3.4 系统效率 |
| 7.3.5 系统热量平衡 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 全文总结和展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 本文创新点 |
| 8.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读博士学位期间论文发表情况 |
| 项目资助/基金 |
| 致谢 |
（3）载La半焦基催化剂生物质催化热解实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 1 研究背景 |
| 1.1 国内外能源发展趋势 |
| 1.2 生物质利用概述 |
| 1.3 生物质热解重整原理 |
| 1.4 国内外研究进展 |
| 1.5 本文研究内容及意义 |
| 1.5.1 目前存在的问题 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 1.5.3 研究意义和可行性 |
| 2 实验材料与平台搭建 |
| 2.1 松木燃料棒的准备 |
| 2.2 催化剂制备原理 |
| 2.3 催化剂制备实验 |
| 2.3.1 原料与设备 |
| 2.3.2 实验过程 |
| 2.4 实验样品分析 |
| 2.5 实验平台搭建 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 温度重整松木燃料棒热解的实验研究 |
| 3.1 实验步骤 |
| 3.2 无催化剂条件下气相产物变化规律 |
| 3.3 无催化剂条件下液相产物变化规律 |
| 3.4 无催化剂条件下固相产物变化规律 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 半焦催化重整松木燃料棒热解的实验研究 |
| 4.1 实验步骤 |
| 4.2 半焦催化剂对气相产物的影响 |
| 4.3 半焦催化剂对液相产物的影响 |
| 4.4 半焦催化剂催化重整后的表征 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 载La半焦基催化剂催化重整松木燃料棒热解对的实验研究 |
| 5.1 实验步骤 |
| 5.2 不同负载量对生物质热解三相产物的影响 |
| 5.3 载La半焦基催化剂对气相产物的影响 |
| 5.4 载La半焦基催化剂对液相产物的影响 |
| 5.5 载La半焦基催化剂催化重整后的表征 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 生物质及其焦油的热解动力学分析 |
| 6.1 动力学分析模型 |
| 6.1.1 颗粒模型 |
| 6.1.2 均相体积模型 |
| 6.1.3 随机孔模型 |
| 6.1.4 Coats-Redfern模型 |
| 6.1.5 Ozawa模型 |
| 6.1.6 Doyle模型 |
| 6.2 松木屑热解特性分析 |
| 6.3 生物焦油热解特性分析 |
| 6.4 松木屑的热解动力学分析 |
| 6.5 生物焦油的热解动力学分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（4）生物质在不同氛围下热裂解及其产物特征研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 生物质热裂解技术概述 |
| 1.2.1 生物质热裂解机理 |
| 1.2.2 生物质热裂解的影响因素 |
| 1.2.3 热裂解气的概述及应用 |
| 1.2.4 国内外研究进展 |
| 1.3 生物质热裂解气化技术概述 |
| 1.3.1 生物质热裂解气化技术类型 |
| 1.3.2 生物质热裂解气化反应器类型 |
| 1.3.3 生物质热裂解气化的影响因素 |
| 1.3.4 生物质热裂解气化技术的应用 |
| 1.3.5 生物质热裂解气化技术的局限性 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 1.5 选题意义及创新点 |
| 2 惰性氛围下生物质热裂解气的组分研究 |
| 2.1 材料与方法 |
| 2.1.1 实验材料与仪器设备 |
| 2.1.2 实验方法 |
| 2.1.3 方法评价 |
| 2.2 热裂解产物的组成测定 |
| 2.2.1 热裂解产物固液气三相产率 |
| 2.2.2 热裂解气高位热值的测定 |
| 2.3 结果与分析 |
| 2.3.1 热裂解产物与温度、升温速率和粒径的关系 |
| 2.3.2 气体含量与温度、升温速率、粒径和载气流速的关系 |
| 2.3.3 气体高位热值与温度、升温速率和粒径的关系 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 低氧氛围下生物质热裂解气的组分研究 |
| 3.1 材料与方法 |
| 3.1.1 实验材料与仪器设备 |
| 3.1.2 实验方法 |
| 3.2 热裂解产物的组成测定 |
| 3.2.1 热裂解产物固液气三相 |
| 3.2.2 热裂解气的气量产率 |
| 3.2.3 热裂解气气体产率 |
| 3.2.4 热裂解气高位热值 |
| 3.2.5 热裂解气能量转换效率 |
| 3.3 结果与分析 |
| 3.3.1 生物质热裂解气的气量产率与温度和升温速率的关系 |
| 3.3.2 热裂解产物与温度和升温速率的关系 |
| 3.3.3 气体成分产率与温度的关系 |
| 3.3.4 气体成分含量与温度和升温速率的关系 |
| 3.3.5 气体高位热值与温度和升温速率的关系 |
| 3.3.6 气体能量转换效率与温度和升温速率的关系 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 热裂解气中挥发性有机污染物的成分分析 |
| 4.1 实验材料与仪器设备 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.2.1 仪器分析 |
| 4.2.2 上机前处理 |
| 4.3 结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果 |
（5）生物质气化合成醇基液体燃料的催化剂体系及工艺研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 能源现状概述 |
| 1.1.2 生物质能源的现状及研究意义 |
| 1.2 生物质气化以及重整变换的研究进展 |
| 1.3 生物质气化合成醇基液体燃料的研究进展 |
| 1.4 变换重整催化剂的研究进展 |
| 1.5 催化剂积碳的研究进展 |
| 1.6 本论文的研究思路、方案和框架 |
| 1.6.1 主要研究思路和方案 |
| 1.6.2 本文结构框架和技术路线 |
| 第二章 实验方法及表征手段 |
| 2.1 催化剂的制备 |
| 2.1.1 实验所用化学试剂及气体 |
| 2.1.2 催化剂的制备 |
| 2.1.3 催化剂的成型 |
| 2.2 催化剂催化活性评价 |
| 2.2.1 活性评价装置 |
| 2.2.1.1 变换重整评价装置 |
| 2.2.1.2 醇基液体燃料合成评价装置 |
| 2.2.2 数据处理方法 |
| 2.2.2.1 生物质气化H_2和CO富集及H_2/CO比值调变的数据处理方法 |
| 2.2.2.2 合成醇基液体燃料的数据处理方法 |
| 2.3 催化剂物理化学性质的表征方法 |
| 2.3.1 低温N_2物理吸脱附法(BET) |
| 2.3.2 高分辨率扫描电镜(SEM) |
| 2.3.3 X射线衍射(XRD) |
| 2.3.4 程序升温还原(H_2-TPR) |
| 2.3.5 程序升温吸脱附(NH_3-TPD) |
| 2.3.6 热重分析(TG) |
| 2.3.7 高分辨率透射电镜(TEM) |
| 2.3.8 负载牢固性测试 |
| 第三章 生物质气化燃气中H_2和CO富集的催化剂制备及工艺研究 |
| 3.1 催化剂的制备及表征方法 |
| 3.1.1 催化剂的制备及预处理 |
| 3.1.1.1 载体堇青石的预处理 |
| 3.1.1.2 xNi-yCo-zZr/堇青石催化剂的制备及预处理 |
| 3.1.1.3 xNi-yCo-zRh/堇青石催化剂的制备及预处理 |
| 3.1.2 催化剂的表征方法 |
| 3.1.3 催化剂的活性评价 |
| 3.2 催化剂对生物质气化燃气中H_2和CO富集的效果评价 |
| 3.2.1 xNi-yCo-zZr/堇青石催化剂的效果评价 |
| 3.2.1.1 xNi-yCo-zZr/堇青石催化剂活性的考察 |
| 3.2.1.2 反应温度对xNi-yCo-zZr/堇青石催化剂活性的影响 |
| 3.2.1.3 xNi-yCo-zZr/堇青石催化剂稳定性的考察 |
| 3.2.2 xNi-yCo-zRh/堇青石催化剂的效果评价 |
| 3.2.2.1 xNi-yCo-zRh/堇青石催化剂的表征 |
| 3.2.2.2 浸渍方式对xNi-yCo-zRh/堇青石催化剂活性的影响 |
| 3.2.2.3 反应温度对xNi-yCo-zRh/堇青石催化剂活性的影响 |
| 3.2.2.4 催化剂形状对xNi-yCo-zRh/堇青石催化剂活性的影响 |
| 3.2.2.5 焙烧温度对xNi-yCo-zRh/堇青石催化剂活性的影响 |
| 3.2.2.6 预处理还原温度对xNi-yCo-zRh/堇青石催化剂活性的影响 |
| 3.2.3 xNi-yCo-zRh/基堇青石催化剂稳定性测试 |
| 3.2.4 xNi-yCo-zRh/基堇青石催化剂稳定性测试后的TG测试 |
| 3.2.5 xNi-yCo-zRh/基堇青石催化剂定向变换和积碳反应机理的初步探索 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 生物质气化燃气中H_2/CO比值调变催化剂的制备及工艺研究 |
| 4.1 催化剂的制备及表征方法 |
| 4.1.1 催化剂载体HZSM-5分子筛的制备及预处理 |
| 4.1.2 负载Ni基及其它活性金属组分的系列催化剂的制备 |
| 4.1.3 催化剂表征方法 |
| 4.1.4 催化剂的活性评价 |
| 4.2 催化剂对生物质气化燃气中H_2/CO比值调变的效果评价 |
| 4.2.1 xNi-yCo-zRh/HZSM-5分子筛催化剂的表征 |
| 4.2.1.1 XRD表征 |
| 4.2.1.2 元素分析表征 |
| 4.2.1.3 SEM表征 |
| 4.2.1.4 H_2-TPR表征 |
| 4.2.1.5 NH_3-TPD表征 |
| 4.2.1.6 N_2吸附表征 |
| 4.2.2 xNi-yCo-zR/HZSM-5分子筛催化剂的效果评价 |
| 4.2.3 催化剂稳定性测试 |
| 4.2.4 催化剂的再生效果考察 |
| 4.2.5 催化剂积碳分析 |
| 4.2.5.1 反应后催化剂的TG-DSC表征分析 |
| 4.2.5.2 反应后催化剂的TEM表征分析 |
| 4.3 CH_4催化重整的反应动力学 |
| 4.3.1 反应动力学理论 |
| 4.3.2 动力学模型 |
| 4.3.2.1 Mars-Van Krevelen模型 |
| 4.3.2.2 Power-rate law模型 |
| 4.3.3 动力学实验设计 |
| 4.3.4 内外扩散消除实验 |
| 4.3.5 反应温度和进样浓度对转化率的影响 |
| 4.3.6 CH_4重整反应动力学探讨 |
| 4.3.6.1 MVK模型拟合 |
| 4.3.6.2 Power-rate Law模型拟合 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 生物质气化燃气经过变换重整后合成醇基液体燃料的催化剂制备及工艺研究 |
| 5.1 合成醇基液体燃料催化剂的活性评价装置及工艺条件 |
| 5.2 合成醇基液体燃料上CuFeNi/ZrO_2改性催化剂的制备及工艺研究 |
| 5.2.1 合成醇基液体燃料上CuFeNi/ZrO_2改性催化剂的制备 |
| 5.2.2 合成醇及液体燃料上CuFeNi/ZrO_2改性催化剂的效果评价 |
| 5.2.2.1 负载量对催化剂活性的影响 |
| 5.2.2.2 温度对催化剂反应活性的影响 |
| 5.3 合成醇基液体燃料催化剂性能的比较 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 6.3 创新点 |
| 参考文献 |
| ABSTRACT |
| 攻读博士期间科研情况 |
（6）微波诱导金属放电强化生物质焦油裂解试验与机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 生物质焦油问题 |
| 1.3 生物质气化焦油脱除方法研究现状 |
| 1.3.1 物理净化方法 |
| 1.3.2 生物质气化焦油的化学转化方法 |
| 1.3.3 生物质气化焦油的等离子体转化方法 |
| 1.4 微波技术研究概况 |
| 1.4.1 微波技术原理及特性 |
| 1.4.2 微波加热技术 |
| 1.4.3 微波等离子体技术 |
| 1.5 微波诱导金属放电现象研究 |
| 1.5.1 微波-金属相互作用概述 |
| 1.5.2 微波诱导金属放电研究进展 |
| 1.6 本文的研究目的和内容 |
| 1.6.1 研究目的 |
| 1.6.2 研究思路 |
| 1.6.3 研究内容 |
| 第二章 微波诱导金属放电强化生物质焦油裂解可行性试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验系统和设计 |
| 2.2.1 试验材料选择 |
| 2.2.2 试验试剂和仪器 |
| 2.2.3 试验装置及方法 |
| 2.2.4 甲苯浓度检测及分析 |
| 2.3 试验结果与讨论 |
| 2.3.1 微波诱导金属放电强化甲苯裂解的可行性研究 |
| 2.3.2 微波辐照时间对金属放电及甲苯裂解的影响 |
| 2.3.3 植入金属电极数量对金属放电及甲苯裂解的影响 |
| 2.3.4 金属电极材料对金属放电及甲苯裂解的影响 |
| 2.3.5 气体介质种类对金属放电及甲苯裂解的影响 |
| 2.3.6 微波金属放电和常规加热条件下甲苯裂解的对比研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 微波诱导金属放电作用下甲苯裂解产物特性的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 试验设计 |
| 3.2.1 试验装置 |
| 3.2.2 甲苯蒸发量测试 |
| 3.2.3 产物表征方法 |
| 3.3 气相产物特性分析 |
| 3.3.1 甲苯裂解产气组分分析 |
| 3.3.2 金属电极种类对甲苯裂解氢气产率的影响 |
| 3.3.3 金属放电和传统热解下甲苯裂解氢气产率的对比研究 |
| 3.4 液相产物特性分析 |
| 3.5 固相产物特性分析 |
| 3.5.1 不同条件下甲苯产炭的FTIR谱图分析 |
| 3.5.2 不同条件下甲苯产炭的XRD谱图分析 |
| 3.5.3 不同条件下甲苯产炭的SEM和EDX谱图分析 |
| 3.5.4 不同条件下甲苯产炭的TEM谱图分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 微波诱导金属放电强化生物质焦油裂解的热效应研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 试验设计 |
| 4.2.1 试验装置 |
| 4.2.2 试验材料 |
| 4.2.3 试验方法 |
| 4.3 试验结果与讨论 |
| 4.3.1 微波作用下液体介质中的放电现象研究 |
| 4.3.2 金属颗粒种类对放电产热的影响 |
| 4.3.3 金属颗粒粒径对放电产热的影响 |
| 4.3.4 金属颗粒质量对放电产热的影响 |
| 4.3.5 微波输出功率对放电产热的影响 |
| 4.3.6 微波辐照时间对放电产热的影响 |
| 4.4 微波金属放电诱发局部热点效应的数值模拟 |
| 4.4.1 数值模拟的意义与方法 |
| 4.4.2 放电局部区域热点效应研究 |
| 4.4.3 放电热点效应在宏观区域温度场的作用 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 微波诱导金属放电强化生物质焦油裂解的等离子体效应研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 微波金属放电理论基础 |
| 5.2.1 气体放电原理 |
| 5.2.2 气体放电研究方法 |
| 5.2.3 发射光谱法 |
| 5.3 试验设计 |
| 5.3.1 试验系统 |
| 5.3.2 试验材料 |
| 5.3.3 试验设备 |
| 5.3.4 试验方法 |
| 5.4 金属放电光谱采集的试验结果和分析 |
| 5.4.1 大气压氮气中微波诱导金属铁放电的发射光谱 |
| 5.4.2 大气压氦气中微波诱导金属铁放电的发射光谱 |
| 5.4.3 大气压氨气中微波诱导金属铁放电的发射光谱 |
| 5.4.4 金属电极材料对微波金属放电发射光谱的影响 |
| 5.4.5 气体介质种类对微波金属放电发射光谱的影响 |
| 5.4.6 微波辐照功率对微波金属放电发射光谱的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 微波诱导金属放电强化生物质热解焦油裂解的集成验证试验 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 中试试验系统 |
| 6.2.1 试验装置 |
| 6.2.2 冷态试验 |
| 6.2.3 焦油裂解率计算方法 |
| 6.3 试验原料 |
| 6.4 催化剂制备和性能表征 |
| 6.4.1 催化剂制备 |
| 6.4.2 催化剂性能表征 |
| 6.5 试验参数 |
| 6.6 试验参数对焦油裂解性能的影响 |
| 6.6.1 微波功率对焦油裂解性能的影响 |
| 6.6.2 热解气停留时间对焦油裂解性能的影响 |
| 6.6.3 场内植入金属数量对焦油裂解性能的影响 |
| 6.6.4 耦合光催化效应对焦油裂解性能的影响 |
| 6.7 小结 |
| 第七章 全文总结和展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 建议和展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间主要成果 |
| ENGLISH PAPERS |
| 附件 |
（7）基于铁基催化剂的生物质焦油微波裂解试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 生物质焦油处理的研究进展 |
| 1.2.1 生物质焦油的净化方法 |
| 1.2.2 生物质焦油裂解反应机理 |
| 1.2.3 生物质焦油催化裂解研究进展 |
| 1.3 微波及其应用 |
| 1.3.1 微波加热原理及特点 |
| 1.3.2 微波在生物质焦油催化裂解中的应用 |
| 1.3.3 微波诱导金属放电研究进展 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第2章 试验系统及方法 |
| 2.1 试验装置及流程 |
| 2.2 试验样品 |
| 2.3 评价指标 |
| 2.4 催化剂的制备 |
| 2.4.1 Fe/SiC催化剂 |
| 2.4.2 Fe/C催化剂 |
| 2.4.3 催化剂活性组分含量校核 |
| 2.5 甲苯进样浓度标定 |
| 2.5.1 载气流速、水温对甲苯蒸发量的影响 |
| 2.5.2 甲苯进样浓度标定试验 |
| 2.6 样品测试及表征方法 |
| 2.6.1 裂解产物测试方法 |
| 2.6.2 催化剂表征方法 |
| 第3章 基于铁基催化剂的甲苯微波裂解特性试验研究 |
| 3.1 Fe/SiC催化剂微波裂解甲苯试验研究 |
| 3.1.1 比功率对甲苯催化裂解反应的影响 |
| 3.1.2 铁含量对甲苯催化裂解反应的影响 |
| 3.1.3 空速对甲苯催化裂解反应的影响 |
| 3.2 Fe/C催化剂微波裂解甲苯试验研究 |
| 3.2.1 不同工况下甲苯裂解率及裂解气相对含量分析 |
| 3.2.1.1 三种生物质焦吸波特性分析 |
| 3.2.1.2 比功率对甲苯催化裂解反应的影响 |
| 3.2.1.3 铁含量对甲苯催化裂解反应的影响 |
| 3.2.1.4 空速对甲苯催化裂解反应的影响 |
| 3.2.2 不同制焦条件下甲苯裂解率及裂解气相对含量分析 |
| 3.2.2.1 制焦温度对甲苯催化裂解反应的影响 |
| 3.2.2.2 催化剂脱灰对甲苯裂解反应的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 甲苯微波裂解过程特性及催化剂积炭行为 |
| 4.1 甲苯微波裂解过程特性 |
| 4.1.1 反应区域外观变化 |
| 4.1.2 反应过程特性分析 |
| 4.1.3 反应前后催化剂性能表征 |
| 4.2 甲苯裂解积炭削减特性 |
| 4.2.1 水碳比对甲苯裂解及消积炭的影响 |
| 4.2.2 CO_2通入比例对甲苯裂解及消积炭的影响 |
| 4.3 催化剂再生特性及其对甲苯裂解效果的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间主要成果 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（8）玉米秸秆炭和木屑炭催化裂解焦油的试验研究（论文提纲范文）
| 1 材料和方法 |
| 1.1 试验装置 |
| 1.2 试验原料 |
| 1.3 试验步骤及方法 |
| 1.3.1 试验步骤 |
| 1.3.2 试验方法 |
| 2 结果与分析 |
| 2.1 温度与焦油裂解气的关系 |
| 2.2 催化剂与焦油裂解气的关系 |
| 2.3 温度、催化剂与焦油裂解产气率的关系 |
| 3 讨论与结论 |
（9）生物质焦油处理方法研究进展（论文提纲范文）
| 1 生物质焦油的组成和危害 |
| 2 物理法 |
| 3 热化学法 |
| 3.1 热裂解 |
| 3.2 催化裂解 |
| 4 等离子体法 |
| 4.1 等离子体处理焦油机理 |
| 4.2 冷等离子体裂解焦油 |
| 4.2.1 滑动弧等离子体裂解焦油 |
| 4.2.2 其他类型冷等离子体裂解焦油 |
| 4.3 热等离子体裂解焦油 |
| 5 结论 |
（10）金属元素在生物质一体化制氢中的催化作用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 本课题研究目的及意义 |
| 第2章 文献综述 |
| 2.1 生物质 |
| 2.1.1 生物质简介 |
| 2.1.2 生物质类型及组成 |
| 2.1.3 生物质能利用技术 |
| 2.2 生物质制氢技术 |
| 2.2.1 生物质热解制氢 |
| 2.2.2 生物质气化制氢 |
| 2.2.3 超临界转换制氢 |
| 2.3 焦油 |
| 2.4 生物质催化气化 |
| 2.4.1 矿物族催化剂 |
| 2.4.2 碱及碱土金属催化剂(AAEMs) |
| 2.4.3 镍基催化剂 |
| 2.5 本课题研究主要内容 |
| 第3章 金属元素对生物质一体化制氢影响研究 |
| 3.1 实验 |
| 3.1.1 原料及预处理 |
| 3.1.2 实验装置和方法 |
| 3.1.3 催化剂准备 |
| 3.1.4 分析测试 |
| 3.1.5 数据分析 |
| 3.2 结果讨论 |
| 3.2.1 不同金属元素一体化制氢的催化作用 |
| 3.2.2 金属元素对热解的影响 |
| 3.2.3 金属元素对气固同步转化的影响 |
| 3.3 小结 |
| 第4章 K_2CO_3/CaO对一体化制氢系统影响研究 |
| 4.1 实验 |
| 4.1.1 原料 |
| 4.1.2 试剂 |
| 4.1.3 实验装置和方法 |
| 4.1.4 数据分析 |
| 4.2 实验结果讨论 |
| 4.2.1 K_2CO_3负载量对碳转化率的影响 |
| 4.2.2 K_2CO_3负载量对氢产率及气体组分的影响 |
| 4.2.3 Ca/C对碳转化率的影响 |
| 4.2.4 Ca/C对氢产率及气体组分的影响 |
| 4.2.5 K_2CO_3/CaO对生物质一体化制氢系统的影响 |
| 4.2.6 气固同步转化温度对K_2CO_3/CaO催化一体化制氢的影响 |
| 4.3 小结 |
| 第5章 生物质炭催化重整生物油模拟物研究 |
| 5.1 实验部分 |
| 5.1.1 实验原料 |
| 5.1.2 生物质炭分析 |
| 5.1.3 分析方法 |
| 5.1.4 实验装置与步骤 |
| 5.1.5 数据分析 |
| 5.2 结果讨论 |
| 5.2.1 温度对生物质炭重整生物油制氢的影响 |
| 5.2.2 S/B对生物质炭重整生物油制氢的影响 |
| 5.2.3 质量空速(WHSV)对生物质炭重整生物油制氢的影响 |
| 5.3 小结 |
| 第6章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在校期间发表论文 |
四、生物质裂解气中焦油转化催化剂的研究现状（论文参考文献）
- [1]基于脱氧加氢的介微孔复合分子筛催化稻壳热解制备高品质生物油特性研究[D]. 李昭莹. 东南大学, 2020
- [2]铁基改性氧化钙对生物质气化特性影响研究[D]. 许长春. 东南大学, 2020
- [3]载La半焦基催化剂生物质催化热解实验研究[D]. 蔡尧尧. 内蒙古科技大学, 2020
- [4]生物质在不同氛围下热裂解及其产物特征研究[D]. 张建. 大连海事大学, 2020(01)
- [5]生物质气化合成醇基液体燃料的催化剂体系及工艺研究[D]. 杨延涛. 河南农业大学, 2019(04)
- [6]微波诱导金属放电强化生物质焦油裂解试验与机理研究[D]. 周玉立. 山东大学, 2018(02)
- [7]基于铁基催化剂的生物质焦油微波裂解试验研究[D]. 张宇川. 山东大学, 2018(01)
- [8]玉米秸秆炭和木屑炭催化裂解焦油的试验研究[J]. 孟凡彬,孟军. 沈阳农业大学学报, 2017(04)
- [9]生物质焦油处理方法研究进展[J]. 李乐豪,闻光东,杨启炜,张铭,邢华斌,苏宝根,任其龙. 化工进展, 2017(07)
- [10]金属元素在生物质一体化制氢中的催化作用研究[D]. 丁鼎. 华东理工大学, 2017(07)