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柳善建,博士,山东理工大学教授,博士生导师,中共党员。International Journal of Coal Science & Technology青年编委,山东农业机械学会农业新能源专委会秘书长,山东省企业科技特派员,山东省工信厅入库专家,淄博市能源智库专家,淄博市大宗固废资源化利用工程研究中心副主任、低碳循环农业潍坊市工程技术研究中心副主任、潍坊市农牧废弃物绿色低碳高值化利用重点实验室副主任,“生物质热化学转化利用”山东省优秀研究生导学团队骨干,山东省高校黄大年式教师团队骨干。主要研究领域为生物质富氮热解及氮掺杂炭材料开发,近五年主持/参与国家自然科学基金、国家重点研发计划项目、山东省中小企业创新能力提升工程等省部级以上项目7项。首位或通讯作者发表SCI/EI检索论文40余篇,授权发明专利6项,科研成果获全国商业联合会科技进步奖特等奖、一等奖各1项,山东省第九届教学成果奖1项。指导研究生获山东省研究生创新成果奖1项,优秀硕士论文2篇。
研究兴趣包括:生物质/有机固废定向制备高品位液体燃料及化学品,化学链燃烧/气化,综合能源系统仿真、优化与控制。
针对生物质富氮热解转化过程关键中间产物生成机制不清、组分在线调控催化剂易积碳失活、临氨条件下热解组分转化竞争激烈等问题。通过明确热解链中原料预处理、催化热解条件和产物产率之间的关联耦合机制,解析预处理生物质富氮热解条件下氮素迁移转化机制,明确富氮热解条件下催化剂积碳失活调控方法。研究原料预处理、热解反应条件等主要因素对含氮杂环化合物的生成影响机制,解析了主要含氮杂环化合物(吡咯、吡啶、吲哚等)内部反应竞争与转化机制。
图1 生物质烘焙预处理对富氮热解制备含氮化合物的影响机制
针对烟气选择性催化还原(SCR)对于超低温脱硝的需求(< 180℃),基于生物质富氮热解掺氮生物炭制备了一系列金属改性N、S共掺杂改性炭基催化剂。探究了含氮基团对催化剂脱硝活性的影响,结合暂态响应试验解析棉秆基活性炭的脱硝机理。研究催化剂的化学组成、结构、酸性位点分布等因素对表面积碳行为的影响;揭示积碳位置演变机制,研究SO2、水蒸气、CO2氛围下催化剂积碳失活与性能演化调控规律。
图2 金属改性N、S共掺杂改性炭基催化剂脱硝机理
针对反应器内高温异质颗粒运动、传热传质等对生物质热解过程及催化剂性能产生显著影响问题。研究高温多孔陶瓷球热载体加热体系下生物质、催化剂流动与混合规律,建立异质颗粒运动与碰撞规律的数学模型。探究催化-载热双功能热载体组分对生物质热解产物产率、组成成分、理化特性的过程调控,构建生物炭和不可冷凝气等热解副产物燃烧、热载体余热回收等多元自供热技术,开展热解油与生物炭产品综合能量得率研究。
图3 基于目标产物的热解反应器内“三传一反”机制研究