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生物质基酯类燃料联产化学品的技术经济性评价 被引量:1
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作者 李学琴 王志伟 +3 位作者 刘鹏 吴幼青 区境深 雷廷宙 《太阳能学报》 北大核心 2025年第2期10-17,共8页
为探究生物质液体燃料全生命周期经济性及替代可能性,以乙酰丙酸酯为研究对象,以年消耗2000 t甘蔗渣制备乙酰丙酸酯规模化生产系统为例,设计生产生物质基酯类燃料的系统边界及工艺过程,建立全生命周期经济性分析模型,进行综合成本估算... 为探究生物质液体燃料全生命周期经济性及替代可能性,以乙酰丙酸酯为研究对象,以年消耗2000 t甘蔗渣制备乙酰丙酸酯规模化生产系统为例,设计生产生物质基酯类燃料的系统边界及工艺过程,建立全生命周期经济性分析模型,进行综合成本估算及经济性分析。通过动态分析指标深入研究生物质基酯类燃料全生命周期的经济性,获得生物质水解制备乙酰丙酸酯的经济效益结果,明确影响生产成本的关键因素并估算生产成本的不确定性;整个工艺过程表现出良好的经济性和应用前景,可促进生物质基乙酰丙酸酯的清洁生产,为生物质基酯类燃料联产化学品技术规模化运行提供理论支撑。 展开更多
关键词 生物质 生命周期评价 酯类燃料 经济性分析 综合成本估算
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温度对废弃生物质热解规律及产物分布的影响
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作者 刘鹏 李学琴 +3 位作者 李艳玲 孙堂磊 杨延涛 雷廷宙 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期745-750,共6页
为探究有机固体废弃物热解规律及产物分布,以不同原料(木屑、污泥、生活垃圾)为研究对象,利用一级固定床反应系统研究持续升温下不同生物质热解性能的变化规律。结果表明:高温有利于促进生物质热解、提高热解气产率、降低焦油产率,尤其... 为探究有机固体废弃物热解规律及产物分布,以不同原料(木屑、污泥、生活垃圾)为研究对象,利用一级固定床反应系统研究持续升温下不同生物质热解性能的变化规律。结果表明:高温有利于促进生物质热解、提高热解气产率、降低焦油产率,尤其木屑热解受温度变化作用显著;木屑、污泥、生活垃圾经高温热解后焦油所含有机物的分布差异明显,其中木屑热解油中未检测出酸类物质,酚类、醇类物质占比随温度变化明显增加,酮类化合物占比变化不大;进一步通过不同指标论证了生物质热解制备高值燃气的可行性,得出生物质高温热解气具有很好的协同作用和良好的应用前景,是生物质高值化利用的重要方向,也是绿氢产生的重要途径。 展开更多
关键词 生物质能 废弃生物质 热解规律 产物分布 高值燃气 高效利用
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废弃生物质催化热解制富氢燃气:催化剂性能的影响 被引量:2
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作者 李学琴 刘鹏 +3 位作者 卢岩 王志伟 吴幼青 雷廷宙 《燃料化学学报(中英文)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期976-987,共12页
本研究通过超声波辅助过量浸渍法将活性组分镍、助剂铁与HZSM-5分子筛结合来提高富氢燃气的产率;进一步以废弃铝灰(ASA)与HZSM-5分子筛作为共载体制备铝灰与HZSM-5分子筛符合共载镍-铁催化剂,并将其用于强化生物质催化热解产富氢燃气的... 本研究通过超声波辅助过量浸渍法将活性组分镍、助剂铁与HZSM-5分子筛结合来提高富氢燃气的产率;进一步以废弃铝灰(ASA)与HZSM-5分子筛作为共载体制备铝灰与HZSM-5分子筛符合共载镍-铁催化剂,并将其用于强化生物质催化热解产富氢燃气的过程。结果表明,在热解温度700℃下,Ni-Fe/HZSM-5可使富氢燃气的产率提高到56.49%(约为230.59 mL/g),氢气产率提高到63.12%,产氢效率提高到0.71%,CO得率增加到65.77 mL/g;足够的Ni-Fe/HZSM-5催化剂量强化了生物质热解的产氢路径,促进了积炭气化反应,起到提高H_(2)和CO产率的双重作用。不同种类生物质的组成差异导致催化热解的产物分布不同,Ni-Fe/HZSM-5催化生物质热解气体产率的顺序为PR(74.21%)>WSt(54.71%)>CR(53.5%)>MCh(52.47%)>WSh(52.10%)>CS(46.49%)。HZSM-5和ASA载体间的协同作用强化了CH4与CO_(2)的重整过程,抑制了逆水气变换反应,获得了53.37%和41.56%的气体和焦油产率;并加速了积炭气化反应从而减少了积炭量(0.05 g/g),获得了5.07%的半焦产率;Ni-Fe/ASA@HZSM-5具有较好的热裂化能力和脱氧能力,有助于促进HZSM-5催化剂上富氢燃气的生成;为开发高温热解气深度净化与高效利用技术提供理论支撑,有效指导多级催化重整的新型双催化床层的开发。 展开更多
关键词 HZSM-5 铝灰 废弃生物质 催化热解 富氢燃气
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二氧化碳加氢合成甲醇技术现状及催化剂研究进展
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作者 何聂燕 李学琴 +3 位作者 刘鹏 陈卓 郑宾国 雷廷宙 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第2期198-206,共9页
化石燃料燃烧排放大量的温室气体,研究CO_(2)减排与利用已成为世界性关注的热点和急需解决的问题。以CO_(2)为原料合成甲醇是大规模实现低碳减排和清洁能源再生产的有效路径。然而,CO_(2)转化高附加值产品的过程仍存在反应活性位点不清... 化石燃料燃烧排放大量的温室气体,研究CO_(2)减排与利用已成为世界性关注的热点和急需解决的问题。以CO_(2)为原料合成甲醇是大规模实现低碳减排和清洁能源再生产的有效路径。然而,CO_(2)转化高附加值产品的过程仍存在反应活性位点不清晰、催化剂成本高等技术难题。以CO_(2)为原料转化为高附加值化学品的合成路线为切入点,重点介绍了CO_(2)加氢合成甲醇的技术路线及发展现状,总结了甲醇合成过程中影响其选择性的因素;发现催化剂是影响CO_(2)加氢制甲醇工艺过程的重要影响因素之一;进一步比较了不同催化剂的特性,尤其铜基催化剂对合成高产率及高纯度的甲醇具有较好的催化活性;最后,详细分析了铜基催化剂在甲醇合成中的机理及存在的问题;探讨了铜基催化剂活性中心的存在形式,从活性组分、载体、助剂3个方面分析了催化剂活性、选择性及稳定性的变化规律,展望了CO_(2)加氢合成甲醇技术的发展方向,以期为CO_(2)加氢制甲醇所用高活性、低成本的铜基催化剂制备和筛选提供理论参考。 展开更多
关键词 二氧化碳 清洁利用 催化剂 甲醇 发展现状
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催化甲烷-二氧化碳干重整技术现状及催化剂研究进展
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作者 李学琴 王庚益 +3 位作者 魏潇 刘鹏 王志伟 雷廷宙 《低碳化学与化工》 北大核心 2025年第5期69-76,共8页
为应对全球气候变化和推动可持续发展,甲烷(CH_(4))-二氧化碳(CO_(2))干重整(DRM)具有环保和经济效益高的特点,成为化工产业的重要发展方向。该技术不仅能够有效减少温室气体排放,还能将CH_(4)与CO_(2)转化为高价值的化工原料,为费托合... 为应对全球气候变化和推动可持续发展,甲烷(CH_(4))-二氧化碳(CO_(2))干重整(DRM)具有环保和经济效益高的特点,成为化工产业的重要发展方向。该技术不仅能够有效减少温室气体排放,还能将CH_(4)与CO_(2)转化为高价值的化工原料,为费托合成等工业应用提供优质的合成气,在环境保护与资源利用方面具有重要的实际意义。统计了国内外关于DRM发文情况,探讨了DRM反应机理及其反应热力学,从添加金属助剂和控制载体间的相互作用等方面综述了DRM催化剂的类型及研究进展,分析了DRM技术存在的问题,并针对现存的问题提出了相应的改进措施。从2000年起,与DRM相关的文献数量逐年增大,近两年稍有所回落,研究内容和方向更加深入和多元化。现有DRM催化剂存在成本高、易积炭和烧结等问题,可通过添加合适的助剂、氮掺杂和活性炭改性等方式得以优化。但是DRM反应需要在较高温度下进行,能耗较大,对设备要求较高,并且反应过程中气体的流速、压力和n(CH_(4))/n(CO_(2))对反应效率有显著影响。今后的研究中,应更加注重绿色、可持续和高性能DRM催化剂及反应器的开发和优化。 展开更多
关键词 甲烷 二氧化碳 干重整技术 反应机理 催化剂
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基于低温烘焙预处理的水稻秸秆品质调控研究
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作者 宋磊 沈钇琳 +3 位作者 雷廷宙 刘鹏 杨梅 杨延涛 《林产化学与工业》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期11-19,共9页
为了满足生物质定向解聚增值预处理技术的需求,以水稻秸秆(RS)为研究对象,采用热重(TG)分析仪、X射线衍射(XRD)仪和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)仪等对低温烘焙处理后的水稻秸秆的化学组成、热稳定性、结晶度和官能团种类进行分析,从而探... 为了满足生物质定向解聚增值预处理技术的需求,以水稻秸秆(RS)为研究对象,采用热重(TG)分析仪、X射线衍射(XRD)仪和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)仪等对低温烘焙处理后的水稻秸秆的化学组成、热稳定性、结晶度和官能团种类进行分析,从而探讨出热化学耦合物理品质调控机理。研究结果表明:在120、160和200℃的烘焙条件下,样品RS-120、RS-160和RS-200的结晶度小幅度升高而后降低,结晶度分别为35.45%、36.03%和32.42%。相比于180℃烘焙条件下的样品RS-180,RS-200纤维素的质量分数减少1.59个百分点,半纤维素和木质素的质量分数分别增加1.35和1.73个百分点。在200℃的烘焙条件下,水稻秸秆的质量损失率为12.79%。相比于RS,RS-200的纤维素最大降解速率从15.81%/min增加至17.11%/min,热稳定性提高,总酸性基团增加9.04%,羧基减少33.33%,酚羟基增加105.56%,以及平衡含水率从11.56%降低至8.20%,疏水性提高。 展开更多
关键词 低温烘焙 化学组成 结晶度 含氧官能团 疏水性
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氮掺杂生物炭的制备与应用研究进展 被引量:3
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作者 李艳玲 卓振 +4 位作者 池亮 陈曦 孙堂磊 刘鹏 雷廷宙 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期3720-3735,共16页
生物质不仅储量丰富、分布广泛且可再生,是一种亟待高值化利用的资源。将其炭化后制备的生物炭具有良好的理化性质,常被用于吸附污染物、制作电极材料。但与活性炭相比,生物炭存在孔隙结构欠发达、表面官能团种类和数量稀少等问题,其应... 生物质不仅储量丰富、分布广泛且可再生,是一种亟待高值化利用的资源。将其炭化后制备的生物炭具有良好的理化性质,常被用于吸附污染物、制作电极材料。但与活性炭相比,生物炭存在孔隙结构欠发达、表面官能团种类和数量稀少等问题,其应用受到了很大限制。通过对生物炭进行N元素掺杂改性制成N掺杂生物炭(NBC)可丰富生物炭孔隙结构和表面活性位点,提高吸附、导电和催化性能。本文综述了国内外近几年来关于NBC的制备/改性方法(热解法、活化法、水热法、模板法和后处理法等)及其优点和局限性,梳理了各方法得到的NBC的形貌结构及表面化学特征,概括了氮掺杂对NBC的催化、吸附、电化学性能的影响及NBC在各领域的应用。以“制备-结构-性能及应用”相结合的思路,从NBC的应用角度逆向出发,思考如何通过探究N掺杂机理和优化制备方法,来充分发挥NBC在各领域中的应用价值,并对今后该领域的研究发展提出了展望。 展开更多
关键词 氮掺杂 生物炭 活化 催化 吸附 储能
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铁基碳铝催化剂的制备及其催化玉米秸秆热解制氢研究
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作者 卢岩 李学琴 +3 位作者 李艳玲 孙堂磊 刘鹏 雷廷宙 《林产化学与工业》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期55-63,共9页
以生物质玉米秸秆(CS)为原料,将废弃铝灰(WA)活化处理后得到的活化铝灰(AWA)作为载体,Fe为活性组分,采用水热炭化法(HTC)制备铁基碳铝催化剂(Fe/CS-AWA)并用于催化CS热解制氢。在探讨了Fe负载量对催化剂性能影响的基础上,进一步采用响应... 以生物质玉米秸秆(CS)为原料,将废弃铝灰(WA)活化处理后得到的活化铝灰(AWA)作为载体,Fe为活性组分,采用水热炭化法(HTC)制备铁基碳铝催化剂(Fe/CS-AWA)并用于催化CS热解制氢。在探讨了Fe负载量对催化剂性能影响的基础上,进一步采用响应面(RSM)法优化了水热炭化条件对Fe/CS-AWA结构性质和催化CS热解制氢的影响规律。研究结果表明:与CS热解相比,AWA和CS混合水热炭化作为催化剂使CS热解产氢能力提高了19.11 mL/g;更重要的是Fe提高了CS-AWA的催化活性,且负载量为10%时,气体总产率为160.93 mL/g,氢气占比为39.96%。经RSM优化后的最佳工艺条件为:m AWA∶m_(CS)为2∶1、250℃停留时间60 min、炭化温度500℃。此工况下制备的Fe/CS-AWA催化CS热解的气体总产率为267.43 mL/g,H_(2)占比达37.80%。表征发现,Fe/CS-AWA表面形成了不规则的铁碳化物和Al—O—C中间体,提高了Fe/CS-AWA的催化作用。 展开更多
关键词 铝灰 水热炭 碳铝催化剂 响应面法 热解制氢
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典型抗生素菌渣厌氧发酵性能和物料转化特性
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作者 任建军 朱李霞 +6 位作者 尹冬敏 毛洪刚 呼和涛力 牛东泽 李春雨 唐睿 夏禧龙 《中国环境科学》 北大核心 2025年第3期1375-1384,共10页
为探究抗生素菌渣(Antibiotic fermentation residue,AFR)作为单一底物厌氧资源化利用的可行性,以经过脱抗处理的红霉素菌渣(EFR),头孢菌素菌渣(CFR)和青霉素菌渣(PFR)3种典型的大宗AFR为原料,开展中温((35±1)℃)条件下的产甲烷潜... 为探究抗生素菌渣(Antibiotic fermentation residue,AFR)作为单一底物厌氧资源化利用的可行性,以经过脱抗处理的红霉素菌渣(EFR),头孢菌素菌渣(CFR)和青霉素菌渣(PFR)3种典型的大宗AFR为原料,开展中温((35±1)℃)条件下的产甲烷潜能和动力学试验,探究不同抗生素菌渣厌氧发酵的基本特性.通过原料组成,物料平衡及相关性分析等解析不同菌渣厌氧甲烷发酵的共性与特征.研究结果表明,EFR具有最高的产甲烷潜能,约为226m L/g VS,比CFR和PFR分别高27.0%和20.2%.不同菌渣在厌氧发酵中表现出明显的动力学特性和代谢活动差异,PFR具有最大的产沼气速率为13.2m L/(g VS·d).EFR具有明显的两阶段特征,一级动力学常数K_(1)和K_(2)分别为0.0336和0.2012d^(-1).物料衡算验证了实验结果的可靠性,难溶性物质剩余量对厌氧系统的启动和稳定性具有重要影响.结合相关性分析,菌渣的SCOD/TCOD、C/N、蛋白质及脂肪含量等指标是评估其在厌氧发酵中性能的重要参数,说明优化菌渣特性可提高发酵效率.经脱抗处理的抗生素菌渣可作为厌氧发酵的单一基质,为菌渣的资源化处理提供了新的方案. 展开更多
关键词 抗生素菌渣 厌氧发酵 产气动力学 物料平衡 相关性分析
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红霉素菌渣厌氧消化产气潜能及动力学特性 被引量:2
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作者 任建军 毛洪刚 +5 位作者 朱李霞 夏禧龙 周蓉蓉 韩丽丽 马娜 尹冬敏 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期199-208,共10页
为探究未经脱抗预处理的抗生素菌渣作为单一底物厌氧无害化处理的可行性,该研究以新鲜的红霉素菌渣(erythromycin fermentation residue,EFR)及其上清液为原料,在常温(20℃)、中温(35℃)和高温(55℃)条件下开展产气潜能及其动力学研究... 为探究未经脱抗预处理的抗生素菌渣作为单一底物厌氧无害化处理的可行性,该研究以新鲜的红霉素菌渣(erythromycin fermentation residue,EFR)及其上清液为原料,在常温(20℃)、中温(35℃)和高温(55℃)条件下开展产气潜能及其动力学研究。研究结果表明:中温条件下,EFR获得最高的累积甲烷产量,为460 mL/g,比常温和高温时分别提高了163%和55.5%。通过一级动力学模型可以看出,EFR的产甲烷过程呈现明显的两阶段特性,其中高温时的产甲烷速率(k1=0.1422 d^(−1))显著高于常温(k1=0.0429 d^(−1),P<0.05)和中温(k1=0.0363 d^(−1),P<0.05)。物料衡算分析显示,随着发酵温度的升高,EFR的水解转化率逐级提高,高温时最高为87%,表明高温条件下菌渣中残留的红霉素对水解菌基本未产生抑制作用。未经脱抗处理的EFR可直接作为厌氧发酵的原料,为菌渣的减量化和资源化处理提供了新的思路。 展开更多
关键词 抗生素 菌渣 厌氧发酵 Gompertz模型 一级动力学 物料平衡
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