生物質(zhì)熱解及液體產(chǎn)物提質(zhì)研究.pdf

1、由于化石能源的不斷減少,以及全球氣候變化越來越引起人們的關(guān)注,人們把目光投向了可再生能源的開發(fā)和利用。生物質(zhì)作為可再生能源資源,不僅清潔,而且二氧化碳零排放。生物質(zhì)熱解包括快速熱解和慢速熱解,被認(rèn)為是生物質(zhì)利用技術(shù)中最有希望和潛力的技術(shù)之一。但生物質(zhì)熱解液體產(chǎn)物的應(yīng)用成為制約生物質(zhì)熱解商業(yè)化發(fā)展的主要瓶頸。本文針對生物質(zhì)快速熱解及生物質(zhì)快速熱解和慢速熱解的液體產(chǎn)物提質(zhì)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。
　　 生物質(zhì)熱解是復(fù)雜的熱化學(xué)反應(yīng)過程

2、,對熱解過程的模擬研究越來越多,但主要是用數(shù)學(xué)分析的方法。本文以數(shù)字矩陣作為元胞自動機(jī)的表現(xiàn)形式,以演化概率函數(shù)模擬反應(yīng)速率系數(shù),用元胞自動機(jī)模擬了生物質(zhì)顆粒的慢速熱解過程,并與微積分的方法作了對比。元胞自動機(jī)能夠逼真地模擬該過程,得到熱解曲線與微積分方法得到的結(jié)論一致,且和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合；所提出的元胞自動機(jī)及其演化程序?yàn)轭愃频难芯刻峁┝死碚摶A(chǔ)。
　　 分別以花生殼、松木木屑作為農(nóng)業(yè)廢棄物和林業(yè)廢棄物的代表原料,在自行設(shè)計(jì)加工的

3、3kg/h流化床快速熱解裝置上進(jìn)行了快速熱解實(shí)驗(yàn)。對熱解反應(yīng)進(jìn)行了物料衡算和能耗計(jì)算,考察了熱解裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性；通過改變熱解條件溫度、停留時(shí)間對熱解產(chǎn)物分布的影響,花生殼和木屑生物質(zhì)油產(chǎn)率的最大值分別為54.7％和70％。考察了冷凝器壓力和生物質(zhì)油收集方式對油產(chǎn)率的影響,結(jié)果表明在冷凝壓力處于微正壓時(shí)生物質(zhì)油能夠得到較好的冷凝；在串聯(lián)分級冷凝器后增加電捕焦油器可以有效的捕集未能完全冷凝的生物質(zhì)油,使油的產(chǎn)率增加30-50％,并且凈化了

4、熱解燃?xì)?。對分級冷凝和電捕焦油器?lián)合收集所得生物質(zhì)油進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)評價(jià),該方式能夠較好的對生物質(zhì)油中的化學(xué)組分進(jìn)行富集和分離。運(yùn)用GC-MS和GPC對生物質(zhì)油進(jìn)了化學(xué)組分分析和分子量分布研究,并對實(shí)驗(yàn)所得生物質(zhì)油進(jìn)行了物理屬性表征。
　　 根據(jù)生物質(zhì)油的特性,選擇生物質(zhì)油的水溶性部分作為原料進(jìn)行了催化制氫實(shí)驗(yàn)研究。首先選擇甲醇和乙酸作為生物質(zhì)油的模型化合物,選用鎂橄欖石負(fù)載助劑鈰、鎂的鎳基催化劑進(jìn)行了催化重整制氫研究,通過調(diào)節(jié)助劑的

5、負(fù)載量以及溫度、水碳比等試驗(yàn)條件,篩選出催化活性、穩(wěn)定性、壽命都較高的催化劑:6％Ni-3％Ce-1％Mg/olivine。并用其進(jìn)行了生物質(zhì)油的重整實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明該催化劑比商業(yè)催化劑ICI46-1在生物質(zhì)油重整制氫上活性更高。通過模型化合物和真實(shí)生物質(zhì)油的催化重整發(fā)現(xiàn),生物質(zhì)油組成復(fù)雜,重整機(jī)理有待進(jìn)一步研究,催化劑的組成和結(jié)構(gòu)仍需改進(jìn)和改善。
　　 生物質(zhì)經(jīng)過慢速熱解以生產(chǎn)炭為主,液體產(chǎn)物木醋液和木焦油大多利用率不高。本文用