文摘
问题在过去几十年里关于环境和社会经济影响的对化石燃料的依赖导致要求更多的可再生能源和替代能源。这导致了最近的生物质和煤共裂解的兴趣。发现了众多评论相关个人煤炭和生物质热解。本文主要是与煤炭和生物质共裂解,然后比较他们的结果与那些获得使用煤和生物质热解的细节。有争议的是否有协同或添加剂在共裂解行为当煤和生物质混合。综述,反应参数,如原料类型的影响,混合比例,加热速度、温度和反应堆类型的发生协同作用进行了讨论。同时,指出copyrolytic产品的主要属性。也建议一些可能的协同机制。此外,一些前景基于研究文献中也提出了。
1。介绍
煤是最丰富的化石燃料能源对世界经济和外汇储备预计持续约65年,相比200年40年天然气和原油,分别。煤的热解是一个很好的方法来生产液体燃料和其他化学物质;然而,这些产品的产量是有限的,由于氢含量低的煤。Hydropyrolysis,热解过程在氢,是一种有效的方法来提高焦油产量和品质,但纯氢的高成本阻碍了其工业应用。因此,有必要提供H2煤炭与其他研究人员的材料,如塑料废弃物、聚合物、石油残渣和焦炉煤气。
与塑料废弃物等生物质是一种视角在未来取代化石燃料来源,因为它是丰富,可再生,清洁,和二氧化碳中性的。生物质和煤都是运营商积累的太阳能。形成形象,然而,变化的性质和可用性两个燃料。成分的差异从生物质煤是使用范Krevelen图表所示的氢/碳(H / C)和氧/碳(O / H)比率图中描述1(1]。它可以清楚地观察到,与煤相比,生物质高值H / C比(1.26 - -1.58)和O / C比(0.4 - -0.8)。氢含量较高生物量表明,生物量可以作为氢捐助者与煤共裂解。此外,热解本质上是为了完成在惰性气氛,而生物量较高的氧含量的存在实际上提供了一个显著增加热解反应的环境,促进煤的转换。因此,一些协同效应可能预期当coprocessing生物质与煤。
最近,许多研究人员使用不同的燃料(如木屑、豆科草、褐煤和烟煤)和不同的反应堆(如TGA、流化床反应器、固定床反应器、和自由落体反应堆)在不同操作参数(如温度、升温速率、混合比、粒子大小、粒子和联系方式)研究共裂解行为关注产品分布和产品特性,以及可能存在的协同效应。一般来说,评估生物质和煤混合之间的交互,实验值与理论值相比单个样本的值之和的比例混合值。增加或减少的百分比的实验值与理论值称为协同作用的影响。之间缺乏协同两个燃料在共裂解挥发分释放之间的线性关系表明/产品产量和生物量的比例添加到混合物中。给这样一个广泛的变量,不同组的结果有时是相互冲突的。也就是说,协同或添加剂行为报告发生共裂解生物质/煤混合的过程。在一项由Vuthaluru [2)的热解生物质和煤混合在不同生物质通过热重分析(TG) /煤比显示没有协同效应,和有一个线性关系char混合的产量和生物量的数量。锅等。3)和Kastanaki et al。4)也证实,之间没有交互发生在热解生物质和煤混合。最近的努力Aboyade et al。5),陈等人。6),水等。7),公园等。8),Ulloa et al。9],和Haykiri-Acma Yaman [10)挑战了这一观点,他们显示之间存在显著的交互TG的煤和生物质热解期间分数。Onay et al。11),Sonobe et al。12),Zhang et al。13),魏et al。14,15)、元等。16),和李et al。17]也验证了协同效应的发生主要热解产品的收益率,气态的组件,焦油组件和识字课的反应活性。有趣的是,公园等。8)注意到,TG和床反应器发生协同作用,而Sonobe et al。12),进行了共裂解泰国褐煤和玉米棒子,验证在床反应器协同效应的存在,而不是一个TG装置。此外,研究人员研究的分布主要产品如char,液体,气体会发现没有证据表明协同效应(18),而那些研究挥发物的成分往往会得出相反的(12,19]。协同作用的发生期间共裂解通常不是决定性的,这取决于热解技术和燃料使用。这些互相冲突的结论是有趣的和需要澄清。发现了众多评论相关个人研究煤热解和生物质热解(20.- - - - - -22]。据我们所知,小评论可用共裂解煤/生物质混合[23,24]。
本文全面概述了煤炭和生物质共裂解。利息是专注于协同效应或相加作用煤与生物质共裂解。反应参数的影响,如原料类型、混合比、升温速率、温度、和反应堆类型协同作用的发生和copyrolytic产品的分布和性质指出。此外,一些可能的协同机制在共裂解煤/生物质混合。
2。共裂解反应参数
共裂解生物质和煤混合通常经过一系列的极其复杂的反应。许多热解工艺参数如原料类型、混合比、升温速率、温度和反应堆类型可能会强烈影响产品的产量和属性。
2.1。原料的类型
混合燃料的类型应该是阴谋的协同作用的主要因素。它已经表明,许多生物物种和煤的混合,榛子壳和煤炭等(25),豆类秸秆和煤(13],木屑和煤[26)、微藻和煤炭(6),玉米棒子和煤(12),玉米杆和亚烟煤(27),共裂解过程中表现出协同效应。
生物质主要由几种化学成分:纤维素,半纤维素,木质素、抽提,矿物质28]。纤维素、半纤维素和木质素可以创建协同对煤的热行为的影响(29日]。相信H和氢氧自由基释放生物质热解过程中可以促进煤的芳香环开裂[12,30.,31日]。一些研究人员也指出,矿物质的催化效应在生物质能促进生物质和煤之间的协同效应32]。元等。33)断定,半纤维素提供有力的促进效应在共裂解煤转换。全纤维素(纤维素和半纤维素)组件的生物质热解的主要负责挥发物,可进一步生成氢二次反应。因此,协同效应的豆科草全纤维素和灰分含量较高的比这更重要的松木屑生物质和煤共裂解在自由落体反应堆(14]。木质素在生物质可能导致一些聚合反应在低温范围内,导致共振的形成稳定的含苯氧基的激进和其他活性自由基34- - - - - -36]。这些激进分子有效和活性中间体的解聚煤裂开亚甲基桥。然而,lignin-derived中间体是短暂的而所需的时间完成煤炭解聚作用。
煤是主要生物量形成缓慢蜕变的结果在很长一段时间。变形的程度是用来确定煤阶的标准。许多研究人员(10,25,33,37,38)发现,在共裂解,低等级煤可以很容易地创建与生物量和生物量之间的交互协同效应和低生物量之间的等级比煤炭更明显和高排名煤。他们认为结构相似性越高生物量之间的生物质和煤级煤比和高级别煤炭就是原因。此外,随着煤级减少,煤的热解主要地区转移到较低的温度。生物反应在一个温度区域靠近煤煤和这可能允许组件之间的交互发生(39]。同时,氢受体的能力低秩煤比级煤(40]。在热解过程中,煤的薄片交联网络受到干扰,导致煤的破碎成氢缺乏活跃的网站。生物质能的H / C比值高于煤;氢气在煤颗粒的可用性会增加在共裂解。从生物质煤存在氢转移反应。通常积极协同效应是观察到的优先等级较低的煤也由于他们的捕获氢能力强。
2.2。混合比例的影响
生物量的混合比例对产品销售有重要影响的固体、液体和气体(19]。与char生物质混合比例的增加,产量减少,而液体和气体的产量增加(27,41]。共裂解实验进行TG显示剩余质量百分比随混合生物质含量增加而降低(2,6,11,12,42,43]。典型的TG曲线生物质、煤、及其混合物呈现在图2(11]。煤的固定相结构主要是由高度交联芳烃,由明显更强的C = C键键能的1000焦每摩尔19]。这些债券更难破裂的热量比大分子结构下纤维素,半纤维素,木质素在生物量、相对较弱的醚联系在一起的债券(R-O-R)与邦德能源约380 - 420焦每摩尔。因此,生物质分解速度远远超过煤炭。此外,生物质减肥经历高于煤炭,表示图2,每个生物的曲线/煤混合曲线之间的单一组件。
热化学反应活性高、高挥发组分含量的生物质能促进煤的转换(9,12]。协同效应的程度依赖于许多因素,也就是说,煤型、混合比例,反应堆类型(43]。一般来说,协同效应更明显在生物质混合比例越高,由于这一事实的存在足够的生物质可以提供大量的氢捐助者煤(8,11,13,42]。然而,程度的协同效应并不是线性依赖于生物质在混合的数量8,14,45]。因为包装生物量密度和热导率低于煤,生物量的比例的增加会降低混合的升温速率,导致不再挥发物的释放时间从生物质和煤8]。因此,哦和H激进分子从生物质能释放缓慢提高煤焦油的开裂(12,46),和更多的焦油转化为气态产品7]。此外,生物质炭残留物中形成共裂解很容易积累在分子的表面堵塞毛孔的煤的煤分子中煤炭所产生的波动问题pyrolyzing赶出。也就是说,固体阶段之间的相互作用对热分解(有时呈现出一种抑制的影响6,11,47,48]。为了避免生物质炭在煤表面的积累,李、徐(44)提出了两阶段共裂解过程如图3。快速热解生物质和煤是在个体进行反应堆彼此分离的系列空间,从而使它非常容易地实现每个反应堆的最佳过程控制。从生物质热解产生的富氢气体被用作煤炭hydropyrolysis氢源。
2.3。升温速率的影响
生物质和煤的热解的温度范围明显不同,众所周知,这些过程可以区分如果加热率足够低所以只能观察到添加剂的行为49]。针对不同温度范围的devolatilisation所需煤和生物质,缓慢加热实验的效用在出现寻找协同效应有限。如果升温速率增加,固有的液化作用变得缓慢而样本加热。可以预期,同时生物质和煤的热解过程可能发生非常快的升温速率下,波动,因此,从生物质和煤释放重叠(13]。煤热解产量和产品可能不同的加热率高的自反应气氛还包括noninert物种(50]。也就是说,共裂解生物质/煤混合在高升温速率有利于合作(13,16,33,51]。Suelves et al。38,52报告协同使用时pyrolysis-GC (pyroprobe)。在这种技术中,燃料混合,包含在一个小型薄壁石英管和适度的高速率应用(典型的名义利率为103K / s)。元等。33,51,53)进行了生物质快速热解/煤混合风格基于高频磁场下降炉升温速率高于103K / s。协同效应可以促进氮释放燃料样品和char-N收益率降低。Zhang et al。13,41,54),进行快速热解实验自由落体反应堆中,还观察到出现在生物质和煤共裂解的协同作用。然而,Meesri和Moghtaderi [49)证实,缺乏协同对热解产品产量的影响以及气体组分的热解煤/锯末混合高升温速率下(104°C / s) drop-tube反应堆,停留时间较短和有限粒子与粒子之间的接触。
当copyrolyzing生物质与煤、煤和生物质加热在惰性气氛,创造一个共同波动流和固体炭产品。因此,共裂解情况下的协同效应可能是由于volatile-volatile交互和volatile-char互动(55,56]。升温速率越高,获得高收益的形成挥发性的49,57,58]。这些增加的概率气相之间的反应来自煤和生物质挥发物,加强合作的强度。许多作者已证实有显著的协同作用在汽相共裂解煤和生物质12,19,27,59]。同时,挥发碱和碱土金属(AAEM)物种快速加热率高于速度缓慢加热。这些挥发性物种可能催化活性有助于煤炭热解气态反应,导致显著的协同作用或化学汽相的相互作用(9,12,60]。
2.4。温度的影响
众所周知从文献调查和先前的研究热解温度对产品销售起着重要的作用的煤/生物质混合(8,11- - - - - -13,16]。煤热解产量主要和温和的固体液体和气体的生产,相反,生物质热解液体和固体等主导产品。实验产生的固体、液体和气体对煤/生物质混煤和生物质之间躺;然而,外表的协同作用使他们偏离计算收益率(12]。
随着温度增加,char产量下降,但挥发分产量增加(8,11]。换句话说,热解转化率随着温度的增加增加。许多研究人员得出结论,生物质能在较低温度下可能促进煤的液化作用[61年];然而,表现生物质和煤之间的协同效应随温度。Aboyade et al。5)报道,发生在300年和500年之间的交互°C,对应于生物质液化作用和煤分解的开始。Ulloa et al。9)认为交互检测的混合生产在热解温度超过400°C,当大多数组件的混合使液化,并归因于二级反应,抑制char的形成。公园等。8)注意到,木屑和煤混合共裂解的TG的协同效应产生更多的挥发物煤热解明显高于400°C。在等温固定床条件下,协同效应产生更多的挥发物出现在500 - 700°C,和最大的协同展览在锯末混合比例为0.6 600°C。在张等的研究。13),他们得出的结论是,协同效应的最佳条件共裂解的褐煤和豆科草混合自由落体反应堆600°C的足够的自由基和氢生成捐助者。从上面,这是推断,400 - 600°C可能是协同发生的最佳温度范围。进一步提高温度,协同效应降低,因为增加的热解速率和缺乏捐赠氢能力,导致增加的倒退的缩合反应。一些研究人员(8,12)报道,温度800°C的增加使得实验产生的区别和计算收益降低甚至趋同。
2.5。反应堆类型的影响
许多类型的反应堆包括TG、固定床反应器、流化床反应器,风格基于高频磁场的炉,和自由落体反应堆已经涉及调查生物质和煤共裂解行为。TG是最常用的。早期的报告得出结论说,没有的生物质和煤共裂解过程中存在之间的相互作用2- - - - - -4,12,31日,50,64年- - - - - -66年]。缺乏协同效应主要是由于低升温速率中使用TG运行(允许不同的液化作用阶段这两个组件的混合容易分离)和相对较高的氮流量的装置(防止挥发性物种保持靠近坩埚中粒子使液化,确保样本上的惰性气氛中运行)(50]。最近的努力Aboyade et al。5),陈等人。6),水等。7),公园等。8),Ulloa et al。9),Yangali et al。61年],和Haykiri-Acma Yaman [10)挑战了这一观点,表明确实有重要的煤炭和生物质分数之间的相互作用在TG共裂解。现有文献的概述进行TG是总结表1。
固定床反应器使用相对大量的示例将提供邻近的燃料颗粒之间的亲密接触,他们的挥发物,导致的协同效应的发生热解产品产量和气体成分(8,11,12,32,62年,67年]。然而,在共裂解生物质和煤颗粒之间的亲密接触并不一定意味着共裂解(期间发生协同作用68年,69年]。与大气床反应器相比,加压煤和生物质热解和真空热解也证实存在显著的协同行为(19,59]。然而,管炉用于热解通常长时间高温区域;挥发物逃跑前,必须经过长时间的高温区域的反应堆。intraparticle挥发物的延长停留时间允许增加extraparticle二级反应(焦油裂解成)70年]。因此,很难区分,这些反应堆的协同效应主要是由主要热解过程或挥发物的第二反应(31日]。
最近,许多品种的快速热解反应器开发并用来进行共裂解实验煤/生物质混合物。其中包括流化床、风格基于高频磁场的炉,和自由落体反应堆。一些研究者认为流化床反应器不合适的调查样本粒子的交互自几乎完全隔离在这个装置可能导致生物质和煤颗粒之间缺乏协同效应(32]。元等。16,33,51,53]进行了生物质快速热解/煤混合风格基于高频磁场的炉下降在600 - 1200°C,生物量和氮转换特征/煤混合。协同效应可以促进氮释放燃料样品和减少char-N收益率在所有情况下。徐et al。13,14,41]表现共裂解煤和生物质在自由落体反应堆,他们得出的结论是,更高的混合比例(约70 wt. %)和相对较低的温度(600°C)更有利于协同效应在共裂解生物质和煤的自由落体反应堆。如今,一些特别设计的核反应堆,反应堆单粒子系统(69年microfluidized床反应器),(71年],congruent-mass TGA (72年,73年),也适用于研究煤/生物质混合物的共裂解行为。
3所示。生物质和煤共裂解产品的特征
产品共裂解的煤和生物质包括液体,char、和天然气。协同作用的影响对热解产品的产量和成分的影响将在下面讨论。
3.1。液体
3.1.1。液体产量
H的含量相对较高2生物质可以发挥协同作用2捐赠者与煤共裂解时,导致流动性更强的产品比相加模型(11,13,14,56]。魏et al。14)报道,液体产量在25.1 - -40.9%的范围共裂解生物质和煤的自由落体反应堆从500年到700°C,增量偏差从0.9到8.0%的液体。Onay et al。11]发现最大热解油产量达到39.5%与5%的褐煤和红花籽期间共裂解在550°C的床反应器;热解油产量预期的相比增加了17%。然而,在公园等的研究。8),即使协同效应可以促进挥发物的释放在所有情况下,焦油产量低于计算的。焦油低于预期收益率可能是由于生物质和煤之间的相互作用,促进额外的分解焦油提高天然气产量。因此,焦油总挥发物的比例减少。
3.1.2。液体性质
共裂解可以提高煤的氢转移到价值的石油化工生产,否则将被转移到氢分子如果煤炭独自正交(74年]。琼斯等人。31日)得出的结论是,从生物质热解油/煤混合成为可怜的芳烃和丰富的酚类化合物。Onay et al。11)报道,共裂解油含有更为集中的单码道芳香族化合物和脂肪族组比生物质热解油环。魏et al。15)还发现,光的收益率分子量酚类,甲酚,二甲苯酚及其衍生物增加大约5 wt %共裂解。歌等。62年)也报道,共裂解促进了酚类和愈创木酚焦油的产量。由于更高的生物量、O / C比生物质热解应该生产更多的含氧自由基。反应性含氧自由基从生物质与煤的不饱和芳烃反应,防止他们重新组合形成长链碳氢化合物(19]。然而,O含量高生物量可能导致浪费H,产生更多的水。如何有效地将H到石油是一个挑战。为了实现H和O的定向转化生物质和煤共裂解,Zhang et al。54)建造一个特别设计的自由落体反应堆,受控recontact挥发性与char主要热解可以实现,造成volatile-char交互,他们的研究结果显示,的recontact volatiles-char有效增强在共裂解焦油的生成和抑制水形成。
3.2。气体
3.2.1之上。天然气产量
Sonobe et al。12)报道,天然气产量高于预期的计算值基于个人材料在共裂解50:50褐煤/玉米穗轴混合在一个固定床反应器,和天然气产量差异发生在350 - 500°C的温度区域。元的实验等。16),进行快速的稻草和烟煤共裂解高频炉,他们发现天然气产量随着温度增加。实验气体产量略低于计算值在较低的温度范围。随着温度的增加,实验气体产量成为高于计算值。他们认为协同效应促进了天然气产量主要在高温范围内。公园等。8]发现,木屑和煤热解产生的气体混合比例为0.6在固定床反应器单调从21.2%上升到35.7%,温度从400增加到800°C,天然气产量高于预期的计算,和天然气产量的最大差异之间的实验和计算的可能达到6.0%至400°C。生物质和煤之间的相互作用促进额外的分解焦油提高天然气产量。
3.2.2。气体成分
丰富的气态化合物生产煤炭和生物质热解主要是有限公司2有限公司,CH4,和H2(12,13]。实验结果表明,气体的成分的产品混合样本并非都是按照父母的燃料。Sonobe et al。12)报道,实验的产量有限公司和有限公司2褐煤/玉米棒子的混合或多或少相同的收益率计算的温度。然而,魏et al。14发现实验的产量有限公司和有限公司2比计算值较低。他们推断,在共裂解原料中的碳元素有趋势朝着焦油或char代替气体。元等。16)报道,实验有限公司收益率非常接近较低温度的计算值。随着温度的增加,实验有限公司的收益率高于计算值。实验的产量有限公司2几乎一样的计算值。显著的协同效应在产品气体组分高度为CH发音4形成(12,14),即两次甚至三次高于计算值。Sonobe et al。12]认为水、生物质挥发物的主要成分之一,可以作为反应剂促进二级焦油裂解生产更多CH4。也建议水可以与公司生产活性氢发生反应,也就是说,水煤气转移反应(WGSR):
产生的氢new-formed WGSR加氢活性更高,因而改善了共裂解性能(75年]。共裂解的积极影响的水煤和生物质为实际工业利用率是非常有用的。它允许使用煤和生物质中含有大量的水分和部分干燥或即使没有进一步预干燥。
3.3。字符
3.3.1。Char收益率
从生物质和煤共裂解,char收益率低于从添加剂模型由于额外的降解的协同效应的混合H2供应从生物质热解与无机物种在生物质灰的催化效果8]。有几个因素影响的程度减少炭产量。二次反应的放热据报道,促进初级玷污这反过来又降低了挥发char收益率(76年]。然而,一些研究人员认为,固体相互作用阶段提出了一种抑制的影响热分解共裂解过程中,导致产量高于预期char [6,48]。有几个调查从共裂解char收益率被发现比预期的不同。公园等。8)报道,char收益率之间的最大差异实验和计算的可能达到8.3%共裂解木屑和煤的固定床反应器。Sonobe et al。12)报道,褐煤/玉米穗轴混合固体产生的(即低很多。,9%) than expected from the calculated value based on individual materials under the range of temperatures studied. In an experiment carried out by Fei et al. [67年],char收益率确定实验1.08 - -2.88%高于计算值。
3.3.2。Char属性
热解条件确定固体的化学成分的产品。volatile-char交互发生在共裂解有潜力影响的AAEM字符,字符结构的发展,因此炭反应(56]。生物质混合比例也显著影响共裂解炭结构演化,以及生物量也可以促进一致性程度的共裂解char [43,63年]。AAEM物种保留在char共裂解气化的重要催化剂/炭的燃烧。通常,原位正交char从煤/生物质混合表现出更高的反应性比煤或生物质(43,77年,78年]。Zhang et al。13)发现有限公司2反应下的识字课从共裂解获得更高的混合比例(约70 wt. %)条件是关于煤炭的两倍,甚至高于单独生物质。然而,元et al。16]认为低生物量/煤质量比增加剩余字符的气化反应性。char从共裂解获得可用于制备活性炭的孔隙结构和表面积是适当的。此外,char的共裂解煤和生物质可以用来产生一个无烟固体燃料。Blesa et al。30.)准备无烟燃料加工成共裂解煤的煤和生物质在600°C,目的是减少挥发分和硫含量,增加高热值。Cordero et al。79年)发现,煤炭和木质纤维素的识字课共裂解产生的废物显示加热值范围内高质量的固体燃料而火山灰内容仍在附近的煤开始,可以用作无烟。
4所示。环境效益
Coprocessing煤炭和生物质能源和化工生产将不仅减少fossil-derived有限公司2排放,但也限制了当地空气污染物排放等x也没有x。Blesa et al。30.]研究了低温共裂解煤的煤和生物质和报告对煤的脱硫协同作用的影响。同样,Cordero et al。79年)报道,生物量的存在提高了去除硫的高硫煤时煤结构受到共裂解生物质材料使用浪费。他们解释说这种机制的生物量的氢供体属性,这使得硫的形式从煤容易释放H2年代期间共裂解。然而,一些其他研究人员(10,46]声称额外的钙来自生物质共裂解过程中应该增加字符的形式的硫修复潜力CaS和卡索4而不是释放,从而导致更低的硫释放。的钙量越高,越高的硫cocarbonised材料。至于N-containing化合物,元et al。33)发现,在生物质和煤共裂解,协同效应可以促进氮释放燃料样品,降低char-N收益率,增加volatile-N收益率。
5。可能的协同机制
协同影响共裂解可以分析复杂的变化取决于混合股票和热解条件的类型。琼斯等人。31日]中一些参数的协同作用。燃料粒子的接触时间也被证明是重要的协同作用的发生。一些研究也报道了协同机制可能涉及褐煤和生物质copyrolyzed时自由基反应。然而,知识的协同效应仍然是不够的。实际的机制之间的相互作用在共裂解煤和生物质产生协同效应仍不是很清楚。
5.1。氢转移反应
的一个主要差异在生物质与煤相比的特点是生物质具有更高价值的H / C比值。在相同的热解条件下,H2收益率产生的生物量是5-16倍,从煤炭生成(13]。煤的热解富氢光分子可能存在的影响(有限公司有限公司2H2,CH4H2O等),从生物质在高温下迅速发展。这些可能参与挥发分煤热解气体相互作用和修改煤的热行为,尤其是在温度范围400至500°C,煤炭在塑性状态存在的地方。
中包含的可转让的氢煤本身对煤炭可塑性中扮演一个重要的角色。实际活性亚甲基碳如环烷碳和乙烯芳之间的碳可能作为氢供体半个网站。煤炭本身的氢转移显著下降的温度范围350 - 500°C (80年]。
然而,与煤与生物质共裂解的温度范围300 - 600°C, H的气体形成率2生物质热解是维持在一个恒定值12),从而增加了氢气在煤颗粒的可用性。有外部氢捐助者干扰煤和生物质自由基之间的链激进的过程;因此化学交互作用发生。为了评估氢转移反应的程度,两个参数,氢供体能力()注重科技进步和受体的能力(HAA)、生物质与煤应评估。
5.2。AAEM催化的影响
AAEM物种的存在(主要是钾、钠、钙、和Mg)在更大的丰富生物量相对于煤炭。在热解过程中,挥发AAEM物种会发生(81年]。这些挥发性物种可能造成催化活性煤热解反应以及气相(9,12,60]。确定锯末灰分对煤热解的影响,共裂解实验锯末灰/(锯末灰+煤)的混合比率0.2进行了TG的公园等。8]。他们观察到明显壳体峰值约为700°C,这不是观察个人热分解的煤炭和锯末。在这个温度下,大部分挥发性问题被处理掉,残留主要由煤char和锯末灰。因此,减肥在这个温度将额外的字符分解的催化效果无机物种从木屑灰尘。AAEM物种生物量中,Ca和K,促进demethoxylation反应。在正常情况下,这些化合物,尤其是methoxyphenols前兆生物质炭的芳香结构的形成。然而在脂肪族化合物中发现发展煤炭挥发物,methoxyphenols被认为接受二次反应产生挥发物(而不是5,9,45]。与此同时,也有一些建议去矿化作用的煤通过酸处理影响协同观测的程度52]。结果可能是由于去除矿物质以及煤的孔隙度变化的酸处理。范et al。67年)报道,两个原始煤的混合协同显示减少焦油产量和char产量的增加,而对于混合使用一个或两个酸洗煤的协同作用增加了焦油产量和char产量。
5.3。传热
一些研究人员证实,传热造成的协同效应也在共裂解。褐煤的热解过程高度吸热,尤其是对250和475°C之间的反应发生在广泛的高分子链发生热分解。热分解的玉米棒子,另一方面,是一个放热过程。它注意到玉米穗轴强烈主导的行为混合,观察热剖面的玉米棒子的混合密切关注,尤其是在温度约250 - 450°C,提出协同活动的发生在温度范围(12]。玉米棒子的放热加热热解可以促进褐煤低温热解形成流动性更强的产品。
6。结论和展望
虽然面临着化石燃料短缺和严重的环境污染,生物质能,清洁,存储,和剧增可再生能源资源,引起了世界的关注。是理想的coutilization生物质和煤的一步可持续能源供应系统,减少对环境的影响,煤炭的使用。共裂解过程和可能的协同作用是影响原料类型、混合比、升温速率、温度和反应堆类型。协同作用的效应可以解释从生物质活性氢自由基的转移到煤、生物质AAEM的催化作用,在共裂解和传热。尽管结论共裂解过程中是否存在协同或添加剂行为有时相互矛盾的,有一些特定的法律:更高的生物活性和更高的结构相似性生物质和煤可以提高协同效应。此外,快速升温速率条件下,协同效应是显而易见的。生物质和煤共裂解提供了简单性和有效性产生高档热解油和更高的反应性char。然而,在大多数发表的文献,协同的程度是判断根据变化对产品产量和产品组成。元素迁移的本质是在共裂解协同效应。因此,应注意在氢的迁移规律和方向控制机制,共裂解过程中氧气和其他元素。
相互竞争的利益
作者宣称没有利益冲突有关。
确认
这项工作得到了国家自然科学基金(51306029和51306029号)和新教师的科学研究支持西安交通大学的计划。作者还要感谢徐教授他从大连理工大学和尤金·梁从生态环境能源研究所有限的建议关于这个手稿。