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1.
生物质热解转化为高值产品是生物质利用的重要发展方向,在热解过程中引入外源氮素形成富氮热解,具有制备高值含氮产品的潜力。该文以NH_3为外源氮素,研究了不同热解温度对木屑和玉米秆富氮热解过程和产物特性的影响,探讨了含氮物质的形成机理,为生物质转化为高值产品提供理论依据。采用多种方式(气相色谱-质谱联用、元素分析、漫反射傅立叶变换红外光谱、X射线光电子能谱等)对热解产物特性进行了分析。结果表明,随着热解温度的升高,焦炭产率逐渐减小,热解油产率先增加后减小,550℃达到最大值。热解油中含有大量的胺态氮有机物(甲胺类和丙胺类等)和含氮杂环类物质(吡咯类和哌啶类等),以及少量的腈类。热解焦炭的含氮量随着温度升高而增加,焦炭表面存在大量含氮官能团C=N、N-COO、C-N和N-H等。含氮官能团的存在形式主要有吡啶-N、吡咯-N和酰胺-N,随着热解温度的升高,酰胺-N含量逐渐降低,而吡啶-N含量迅速增加,高温下主要为吡啶-N和吡咯-N。 相似文献
2.
通过引进外源氮素使生物质在富氮条件下热解,可以获得高值化的含氮产品—焦炭和油。基于生物质富氮热解联产高值含氮产品这一目标,该文以木屑为原料,对不同温度和不同质量分数尿素溶液浸渍下热解制得的生物油进行了气相色谱质谱联用分析。同时对热解产生的生物油和热解焦炭进行了元素分析,使用漫反射红外光谱和X射线光电子能谱仪对富氮条件下制得的热解焦炭进行了表面表征。研究发现,经过尿素溶液浸渍过后的生物质,热解油中含有大量的含氮化学品,可以被用来提炼加工高附加值的化工产品。随着温度的升高,热解油中的含氮物质减少、浸渍质量分数越大油中的含氮物质越多。热解焦炭表面含有大量的芳香化结构和含氮官能团,漫反射红外分析结果显示低温下焦炭表面含有丰富的化学结构,随着温度的升高各种官能团逐渐分解,750、850℃时表面只剩下羟基、羰基等官能团;尿素溶液质量分数对热解后焦炭的表面官能团种类没有显著的影响,只有强弱的区别。XPS分析尿素浸渍生物质热解焦炭表面主要是一些C=N、C-N以及N-COO官能团并且随着温度的升高850℃时焦炭表面只有吡啶型N和吡咯型N存在。550℃下热解焦炭中的碳主要是无定形碳,随着温的升高焦炭中的一些脂肪链C-H键,羰基和一些低聚C-C键基本消失,850℃下的碳则主要表现为石墨形碳。 相似文献
3.
《农业工程学报》2018,(Z1)
该文选取了含氮量较高的三类生活垃圾典型组分作为研究对象,考察不同种类生活垃圾典型组分热解特性及NO_x前驱物的析出特性。结果表明,织物及橡胶的热解曲线呈现单一的失质量峰,厨余的热解曲线则呈现双失质量峰,且热解温度低,织物、橡胶及桔皮的主要热解温度区间分别为400～500、350～500及150～400℃。升温速率越高,DTG曲线峰值越高,DTG曲线峰值位置向高温区移动,DTG曲线峰值宽度越宽,失质量对应的温度区间增大。NH3是织物及橡胶热解的主要NO_x前驱物,厨余热解以HCN和NH3为主。组分不同,氮向HCN、NH3和HNCO转化的选择性不同。升温速率越高,NO_x前驱物的峰值析出速率增加,且析出峰向高温区移动;升温速率降低,促进了焦炭氮在高温下裂解生成HCN、NH3和HNCO。考虑不同影响因素的综合作用,升温速率对不同组分NO_x前驱物析出的影响有所不同。 相似文献
4.
矿物质添加剂对玉米秸秆粉末催化热解特性的影响 总被引：2，自引：1，他引：1
依托自制生物质管式炉热解试验平台,以高速机械掺混的方式将添加剂与玉米秸秆粉末直接混合,在常速热解条件下探究不同添加剂(Na_2CO_3、CaO、Fe_2O_3)对玉米秸秆粉末的原位催化热解影响,分析计算试验数据得出:在玉米秸秆粉末热解过程中,3种添加剂均能不同程度降低液相产物产率,提高热解气中氢气产率,其中Na_2CO_3对液相产物的降低效果是CaO的1.5倍,Fe_2O_3的20倍,Na_2CO_3主要是催化促进热解气的产生,CaO则是促进焦炭的生成,并且二者的热解焦炭均有不同形式的结焦聚团,且CaO作用下的热解气低位热值较高,而Fe_2O_3对液相产物的降低效果较小;通过研究3种添加剂对玉米秸秆粉末的热解影响,为生物质催化热解中催化剂的选择和工矿企业废物利用提供了有价值的数据理论和方向。 相似文献
5.
流化床藻类生物质快速热裂解试验 总被引：1，自引：1，他引：0
为实现藻类生物质资源的综合利用,该文选取藻类生物质中的马尾藻进行热重分析,并在自行设计的小型流化床上进行快速热裂解试验,分别研究了马尾藻热解过程及热解产物的产率随温度的变化规律。结果表明,随着温度的升高,热解经历了3个阶段：预热解、快速热解、慢速热解,并且由于多糖、蛋白质等物质热稳定性的不同引起马尾藻在快速热解阶段出现两个失重峰。在快速热裂解试验中,选择450、500、550、600℃ 4个反应温度对马尾藻的热裂解规律进行了研究,主要考察了不同反应温度对热裂解产物收集率的影响。研究发现残炭的产率随着温度的升高而降低,而热解气的产率则随着温度的升高而升高,生物油的产率随温度变化先升高后降低,在550℃左右时产率最高,约为30.5%,这为马尾藻快速热裂解制油的推广与工业利用提供参考。 相似文献
6.
生物质热解影响因素及技术研究进展 总被引：11，自引：10，他引：1
热解技术是实现农业生物质废弃物清洁利用的有效途径之一。该文概述了热解技术在农作物秸秆资源化利用中的应用,梳理介绍了生物质热解基本反应与过程和技术发展现状,探讨了制约生物质热解技术发展的主要问题,提出了开发低成本、高效率多技术集成的外热式回转窑热解炭化技术的方法。结合该团队在的技术积累,针对玉米秸秆热解炭化技术需求,通过集成密封进料、连续热解、热解气/油回燃等技术,开发了连续热解炭化联产技术装备,并建成了500 kg/h热解炭气联产示范工程,验证了新工艺的可行性和先进性,展现了良好的技术应用前景,解决了连续热解设备作业稳定性差、换热效率低等问题,实现了北方地区秸秆资源化综合利用,对提高农业综合效益、改善农村生活品质具有重要意义。在前期研究结果的基础上,提出进一步深入研究定向调控热解产物的方法,为实现农村生物质多联产轻简化系统提供理论指导。 相似文献
7.
反应温度和停留时间对纤维素水热解产物理化特性的影响 总被引：2，自引：2，他引：0
为了解纤维素在水热降解过程中产物的理化特性及其形成机制,该文对生物质主要组分—纤维素的水热降解特性进行了系统地研究,全面分析了反应温度和停留时间对纤维素水热产物分布的影响,并从产物的化学结构入手,对纤维素水热解机理进行了探索。随着温度的升高,重质油产率在250℃时达到最大,重质油组分变得复杂,焦炭产率逐渐降低。随着停留时间的延长重质油产率呈现先增加后降低的趋势,焦炭产率变化趋势较小,然而通过对焦炭的热重、红外、元素、电子扫描显微镜和X射线光电子能谱仪分析表明停留时间的延长可以提高焦炭的化学官能性,这为生物质水热机理的研究提供了依据。 相似文献
8.
玉米秸秆连续干馏条件下能量平衡分析 总被引：1，自引：5，他引：1
为分析外源加热与分段连续干馏技术工艺条件下的生物质热解特性,以玉米秸秆为原料,通过自行开发的生物质连续热解炭气油联产平台,开展了生物质连续干馏试验测试,分析了炭气油三态产物的理化性质、组分分布和受工艺参数影响的基本规律,并在此基础上进行了系统热量衡算和能量平衡分析。结果表明,连续热解条件下,玉米秸秆炭品质受物料在反应室的滞留时间影响大,滞留时间一般应不低于30 min,热解气热值可达到15~20 MJ/m~3,热解油组分极其复杂;玉米秸秆炭携带热量最多,约占产物总能量的47.88%,热解气占产物总能量的36.17%,木焦油和轻油分别占13.14%和1.74%;连续热解系统能耗比为0.97,能量回收率为75.7%。该研究可为外加热分段连续式生物质炭化设备的开发和推广应用提供重要的基础支撑。 相似文献
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10.
海藻热解生物油的成分分析 总被引：2，自引：2，他引：0
为了明确海藻热解生物油的主要成分及热解工况对成分的影响,对海藻生物质（条浒苔、马尾藻）不同工况下热解制得的生物油进行气相色谱质谱联用分析。海藻类生物油成分除了含氮化合物外,主要是一些烃类、酮类、醛类、醇类和酚类化合物,以及较大分子量的羧酸及其衍生物,并包含了少量呋喃、吡喃、吡啶等衍生物的杂环化合物。条浒苔油中羧酸及其衍生物（37.85%）和烃类物质（16.61%）较多,而马尾藻生物油中甾族（30.16%）和醇类化合物（24.81%）较多,也检测出油酸、棕榈酸酯和花生酸。不同工况下产生的生物油在组成成分上非常相似,只是相对含量有所不同。热解温度对海藻油组分分布起了重要作用,而载气流量对热解海藻油组分分布的影响不明显。试验结果还表明海藻油中含氮化合物的形成主要与蛋白质的分解有关。海藻生物油相对于陆上植物热解生物油优点为高含烃量,低含氧量。海藻热解制油工艺中温度应控制在500～600℃之间,能达到较佳产油率和油品。 相似文献
11.
对高含灰浮萍进行酸洗脱矿处理,然后使用固定床反应装置在400~900℃下进行热解试验,研究酸洗脱矿处理对固、液、气三相产物产率及组成的影响。结果表明,酸洗处理可以有效的脱除生物质中绝大部分碱和碱土金属以及大部分的磷,并大幅提高浮萍C含量和热值,显著提升了样品的燃料特性。热解试验结果表明酸洗后浮萍固体和气体产率分别降低了1.43%~8.02%和2.81%~19.89%,液体产率提高了1.63%~16.72%,且液体产率和固体产率变化趋势在700~900℃更为显著。酸洗减少了主要气体CO、CO2、CH4、H2的产率,但对CO2减幅更为显著,因此气体中可燃组分比例增加且气体热值相比原样增加5%~155%;酸洗显著提升了热解炭中固定碳和C含量且灰分和O含量显著降低,焦炭品质得到了极大地改善;此外,酸洗使得热解油中酚类、呋喃类和羰基化合物含量有所降低,但在400~600℃时使醇醚含量显著增加。 相似文献
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畜禽养殖粪水酸化贮存及氮素减损增效研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
畜禽粪水酸化贮存能够有效调控粪水贮存中微生物、环境与氮素间的作用关系,实现粪水氮素的减损增效,是一种具有广泛应用前景的关键技术。该研究系统综述了粪水酸化贮存中氮素的迁移转化机理,比较评价了常见酸化剂和不同酸化贮存工艺的应用效果,分析了酸化贮存技术对粪水氮素减损增效的影响。梳理总结得到,粪水酸化存储中氮素的迁移转化机制主要包括有机氮矿化、铵态氮固持、无机氮转化的抑制及硝化3个关键环节,可以依靠改变微生物作用和化学平衡状态实现氮素的减损;与其他酸化工艺相比,长期酸化工艺具有酸化效果更加稳定、应用范围较为广泛等优势;粪水酸化技术能够大幅降低NH3排放,以及部分N2O的排放,进而提高粪肥还田后土壤肥效,但不合理的酸化贮存技术及施用方式也会降低粪水肥效,甚至引起二次污染;未来应重点从氮素迁移转化路径的定量分析、复合酸化剂的开发、粪肥施用效果及风险的评估应对等方面进行深入研究。 相似文献
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生物质气化尾气CO_2联合微波重整甲苯制备合成气 总被引：1，自引：1，他引：0
该文以甲苯为焦油模型化合物,利用生物质焦炭诱导其转化合成气,探讨加热方式和通入CO2对甲苯转化的影响。结果表明:同等工况下,微波加热(microwave heating,MH)下甲苯转化率高于常规加热(electrical heating,EH),甲苯转化率最大差值为15.58%。通入CO2可促进甲苯转化,MH和EH下分别在CO2流量为80和40 m L/min达到最高转化率93.73%和82.13%。引入CO2可调控甲苯定向制备合成气,且对生物质焦炭造成碳损耗。损耗碳可转化合成气,且CO2通入量越高,其贡献越大。MH下合成气最大产率为173.66 m L/min,为裂解反应的5.68倍。甲苯裂解率持续降至49.0%,之后趋于稳定。甲苯重整转化率维持较高水平,140 min后开始减弱,同时合成气收率平缓降低。该文研究结果对高效利用焦油和减排CO2有借鉴意义。 相似文献
14.
热解温度对生物炭表面性质及释放氮磷的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
热解温度是影响生物炭表面性质的重要因素。在250~450℃范围内制备玉米秸秆生物炭(CB)和杨木生物炭(PB)。采用X-射线光电子能谱仪对生物炭的表面元素进行分析,发现各元素含量随热解温度而变化,2种生物炭的变化规律不同。傅里叶变换红外分析表明,热解温度升高造成生物炭基团的变化,C=O基团增多,芳香性增强。研究生物炭在水中的氮磷释放行为发现,随着热解温度的升高,NH_4~+-N和NO_3~--N的释放呈现先增加后减少的趋势;CB的总磷释放有所增加,PB的总磷释放先增加后降低。不同热解温度的生物炭,其营养元素的释放速率在初期存在一定差别,释放过程在48 h内基本完成。生物炭的表面性质及氮磷释放行为与热解温度及生物质来源密切相关。 相似文献
15.
Inge Bargmann Rainer Martens Matthias C. Rillig Andrea Kruse Martin Kücke 《植物养料与土壤学杂志》2014,177(1):59-67
Hydrochars and biochars are products of the carbonization of biomass in different conversion processes. Both are considered suitable soil amendments, though they differ greatly in chemical and physical composition (e.g., aromaticity, inner surface area) due to the different production processes (pyrolysis, hydrothermal carbonization), thus affecting their degradability in soil. Depending on the type, char application may provide soil microorganisms with more (hydrochars) or less (biochars) accessible C sources, thus resulting in the incorporation of nitrogen (N) into microbial biomass. A soil‐incubation experiment was conducted for 8 weeks to determine the relationship between mineral‐N concentration in the soil solution and microbial‐biomass development as well as soil respiration. An arable topsoil was amended with two hydrochars from feedstocks with different total N contents. Biochars from the same feedstocks were used for comparison. Both char amendments significantly decreased mineral‐N concentration and promoted microbial biomass compared to the nonamended control, but the effects were much stronger for hydrochar. Hydrochar application increased soil respiration significantly during the first week of incubation, simultaneous with the strongest decrease in mineral‐N concentration in the soil and an increase in microbial biomass. The amount of N detected in the microbial biomass in the hydrochar treatments accounted for the mineral N “lost” from the soil during incubation. This shows that microbial immobilization is the main sink for decreasing mineral‐N concentrations after hydrochar application. However, this does not apply to biochar, since the amount of N recovered in microorganisms was much lower than the decrease in soil mineral‐N concentration. Our results demonstrate that while both chars are suitable soil amendments, their properties need to be considered to match the application purpose (C sequestration, organic fertilizer). 相似文献
16.
农业废弃物综合利用技术的试验研究 总被引：3，自引：0，他引：3
阐述了有关农业废弃物综合利用试验研究成果。在农业废弃物的固化技术方面,指出了工艺参数对挤压成型机工作性能的影响,提出了热压成型工艺参数的大致范围;在生物质块的炭化技术方面,给出了热解工艺及其操作规范;在热解产物回收技术方面,指出了热解产物回收的工艺流程及其应用。 相似文献
17.
生物质炭对不同pH值土壤矿质氮含量的影响 总被引：4，自引：0，他引：4
为了揭示生物质炭作为土壤调理剂添加后对土壤矿质氮形态、含量等土壤性质的影响,该研究利用芒草分别在350和700℃裂解制得生物质炭,发现2个温度尤其是700℃制得的生物质炭,对NH4+有很强的吸附能力,但对NO3-的吸附能力很弱。将生物质炭分别加入到酸性(pH值为3.8)和碱性(pH值为7.6)土壤中,25℃下室内培养180d。结果表明,生物质炭提高了土壤全氮含量,酸性和碱性土壤分别平均提高了22%和17%;但使土壤铵态氮含量大幅降低至接近仪器检测限水平;生物质炭对土壤硝态氮含量的影响因生物质炭和土壤类型而异。生物质炭对土壤矿质氮形态和含量的影响,显然与生物质炭对铵的吸附作用、提高土壤pH值、增强氨挥发损失,以及形成微生物量氮等密切相关。该研究可为开展生物质炭基氮素新型肥料及制剂等方面的科学研究提供参考。 相似文献
18.
生物质连续热解炭气油联产中试系统开发 总被引：7，自引：6，他引：1
针对目前多数生物质炭化设备生产连续性差、能耗高、生产过程中存在焦油水洗二次污染等问题,结合生物质炭化技术最新进展和农林剩余物原料特征,提出了生物质连续热解炭气油联产工艺方案,引入连续分段热解、多级组合除尘脱焦和燃油/燃气回用加热工艺方法.在此基础上,重点突破了多线螺旋抄板物料均匀有序输送、多腔旋流梯级高效换热、保温沉降密封出炭、系统压力与气体组分耦合预警等技术,开发了生物质连续热解中试生产系统.运行检测结果表明:系统运行稳定可靠,温度控制精度为±16℃,反应室压力控制精度为±-25 Pa,以花生壳为原料,原料处理量为28.2 kg/h,生物炭得率为31.3％,热解气产率29.6％,液体产物产率19.8％,热解气低位热值为16.3 MJ/m3,各项技术指标均达到了系统设计目标与要求.该中试系统的开发为设备放大及示范应用奠定了重要基础. 相似文献
19.
碱/碱土金属对纤维素热解特性的影响 总被引：3，自引：2，他引：1
为了解碱/碱土金属(AAEM)及存在形态对生物质热解特性的影响,用4种金属的不同盐溶液浸渍微晶纤维素,进行热重分析和管式炉热解试验。结果表明,AAEM能够促进纤维素在低温下热解,降低热解速率并提高固体焦产率;能降低纤维素热解的表观活化能,活化能随AAEM含量的增加而降低;使热解气体中的CO及C2体积分数降低、CO2和CH4体积分数提高。4种金属元素对纤维素热解催化能力的顺序为:K>Na>Mg,Ca。碱金属的存在形态对其催化能力有影响,乙酸盐金属对热解反应温度、产物的影响显著大于氯化物金属,并使纤维素热解过程分为两段,增加热解气体中H2的含量,而氯化物金属会降低气体中H2的含量,其催化能力易受到添加量的影响。生物质中以有机结合态存在的碱金属对热解过程的影响大于以无机态存在的同种金属。生物质催化热解气化过程及产物分布受金属种类及其存在形态的影响。 相似文献
20.
Curie-point pyrolysis-gas chromatography mass spectrometry with N-selective detection was used to characterize the structure of organic N compounds in four mineral soils. The technique was found suitable for the fast, sensitive, and highly specific identification of N-containing pyrolysis products from whole soils with total N contents between 0.08 and 0.46%. In order to optimize the methodology, one agricultural soil was pyrolyzed at final temperatures of 573, 773, and 973 K. Almost no chemical alterations to identifiable pyrolysis products were observed when the final pyrolysis temperature was increased from 573 to 973 K. More than 50 N-containing pyrolysis products were identified, and were divided into compound classes chracterized by specific molecular-chemical structures. These included pyrroles, imidazoles, pyrazoles, pyridines, pyrimidines, pyrazines, indoles, quinolines, N derivatives of benzene, alkyl nitriles, and aliphatic amines. Three additional soil samples different in origin and N content were analyzed at 773 K and each showed a specific thermosensitive N-selective chromatogram. Many N-containing pyrolysis products were identified in all samples, which indicated general qualitative regularities in the thermal release of N-containing pyrolysis products from the four soils. In the pyrolyzates of the investigated soils a number of compounds were identified, which is usually not detectable in pyrolysis-gas chromatography spectrometry analyses with N-selective detection of plants and microorganisms. Among these were N derivatives of benzene and long-chain alkyl nitriles, which appear to be soil-specific and suggest significant transformations of organic N in soils. Thus, our results contribute to a better understanding of the molecular-chemical structure of unknown N. 相似文献