流化床反應(yīng)器生物質(zhì)快速熱裂解生物油特性的試驗(yàn)研究.pdf

1、本研究屬于國家863項(xiàng)目計(jì)劃“基于改善生物油品質(zhì)的生物質(zhì)快速熱裂解液化關(guān)鍵技術(shù)的研究”資助項(xiàng)目(2008AA05Z404)中的一部分，利用自行設(shè)計(jì)研制的以流化床反應(yīng)器為主體的系統(tǒng)進(jìn)行了生物質(zhì)快速熱裂解制取生物油的試驗(yàn)研究，同時(shí)對木屑生物油、甜高粱莖稈殘?jiān)镉秃偷練ど镉偷睦砘再|(zhì)、化學(xué)組分、老化特性以及和柴油乳化應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。 本文首先詳細(xì)歸納了國外及我國生物質(zhì)熱裂解制取生物油技術(shù)的研究現(xiàn)狀，總結(jié)了國內(nèi)外生物質(zhì)熱

2、裂解制取生物油的研究現(xiàn)狀，對幾種典型的生物質(zhì)熱裂解的裝置進(jìn)行了介紹和性能的對比分析。本實(shí)驗(yàn)室自行開發(fā)的流化床反應(yīng)器，主要由惰性載氣以及生物質(zhì)物料唯入系統(tǒng)、反應(yīng)器、產(chǎn)物收集系統(tǒng)組成的，生物質(zhì)喂入率為1～2kg/h,氣相滯留期為0.8～1.2s。在相同的工藝下進(jìn)行了三種生物質(zhì)原料的熱裂解試驗(yàn)，包括了楊木木屑，甜高粱莖稈殘?jiān)约暗練ぃ@取了三種不同的生物油。 本試驗(yàn)對流化床反應(yīng)器上快速熱裂解制取的生物油的水分、熱值、運(yùn)動(dòng)粘度、密度、

3、灰分、殘?zhí)窟M(jìn)行了測定，同時(shí)分析了生物油的粘溫性質(zhì)。結(jié)果表明，生物油的水分較高，熱值較低，密度大于石油等常規(guī)燃料，灰分和殘?zhí)康暮恳草^高，呈現(xiàn)明顯的酸性。隨著溫度的升高，三種生物油的運(yùn)動(dòng)粘度均明顯下降，表現(xiàn)出典型的牛頓流體特性。 本試驗(yàn)對比了以上三種生物油的理化特性，結(jié)果表明，木屑生物油的水分較小，為25.01％，小于稻殼和甜高粱莖稈殘?jiān)镉停ň笥?0％），其熱值也相對較高為20.6MJ/kg，是一種較為理想的生物質(zhì)裂解油。

4、 此外，本試驗(yàn)還利用現(xiàn)代精密儀器對試驗(yàn)所制取的生物油進(jìn)行化學(xué)組分的分析，綜合采用了傅立葉變換紅外光譜技術(shù)和核磁共振技術(shù)，比較了不同原料所生成生物油成分的組成情況。結(jié)果表明，三種生物油均含有含有醇、酚、醚、酯及芳香烴類物質(zhì)，需要進(jìn)行分級(jí)處理后才能進(jìn)一步利用。其中稻殼生物油和甜高粱莖稈殘?jiān)镉偷幕瘜W(xué)組分比較相似，不同于木屑生物油。通過核磁共振圖譜還可以看出，生物油中的氫原子類型很多，分布很多，其中苯酚類和烯烴類的氫原子的含量最多

5、，在甜高粱莖稈殘?jiān)镉秃偷練ど镉椭懈哌_(dá)50％以上。 同時(shí)，本文研究了木屑生物油經(jīng)過三個(gè)月的儲(chǔ)存之后，理化性質(zhì)的變化，分析了生物油的老化過程。結(jié)果表明，三個(gè)月的儲(chǔ)存中，生物油的含水量變化較小，增加了0.82％，而運(yùn)動(dòng)粘度增加較多，增加了1.18mm2/s。 為了進(jìn)一步擴(kuò)大生物油的應(yīng)用，本文分析了國內(nèi)外的先進(jìn)應(yīng)用技術(shù)，通過在不同乳化條件下，進(jìn)行了生物油和柴油的乳化試驗(yàn)。結(jié)果表明，當(dāng)表面活性劑占5％時(shí)，穩(wěn)定時(shí)間較長，但是