松木和杨木热解-加氢催化制备航空煤油组分油的基础研究

发布时间：2020-11-20 18:10

　　 随着人类文明的进步,人类对能源的依赖增加。其中化石能源为人类的主要能源来源,同时由于化石能源为不可再生能源,温室效应的加剧恶化,促使人类迫切需求一种具有环保和可再生性的烃类燃料。生物油是以木质纤维类生物质为原料转化为一种绿色、环保、可再生的燃料油,生物油经过加氢脱氧处理,使其变为高品质燃料油。本文以木质纤维类生物质作为原材料,经过高温高压热解转化为生物热解油,通过对比不同原材料产出的生物热解油性质进行对比实验和进一步的动力学分析。将得到的生物热解油在高温高压微型催化固定反应床上催化加氢处理,减少生物油中的氧含量,制备生物航空煤油组分油。本文主要的研究内容及其结论如下:(1)选择松木和杨木为热解油原料,分别探究了两种原料的颗粒度的大小、反应温度、含水率对出油率的影响。同时探究了在不同反应温度下产出的热解油的密度和运动黏度之间的关系。两种原料的颗粒度大小在0.6mm时,热解油的出油率为最高,分别为55.02%(松木)和51.44%(杨木)。在最佳反应温度为530℃条件下,松木和杨木热解油的出油率分别为57.02%和52.44%。热解油的含水率越高出油率越高。在不同反应条件下产出的热解油的密度变化不大。(2)进一步分别对松木与杨木进行热重分析实验,由TG、DTG曲线可以分别得出,松木与杨木的热解特性差别不大,二者热解反应主要发生在200℃~450℃之间。杨木与松木热解的最大失重率下的热解温度分别为361℃和358℃。根据Coast-Redfern积分法拟合求解动了学参数得,杨木与松木的热解低温区的活化能的平均值分别为89.34kJ/mol、86.66kJ/mol。(3)实验以松木热解油为主要原料,第一步在高温高压微型固定催化流化床上进行加氢脱氧处理,得到的脱氧油与生物油进行比对分析;第二步以第一步制备的脱氧油为原料,以Pt/SPAO-11为催化剂,在高温高压微型固定催化流化床上进行催化加氢实验。得到脱氧油转化为高品质烃类燃料的最佳的反应条件为:反应温度为400℃、反应氢压为10MPa、空速为1.4h~(-1)、氢油比为1200。以单因素实验为前提,以C_8~C_(16)烃的选择性为指标,选择反应温度、氢压、空速,3个因素进行响应面优化实验,得到最佳工艺条件为:反应温度403.92℃、反应氢压10.13MPa、空速1.39h~(-1),C_8~C_(16)烃的选择性为49.70%,在此条件下进行验证试验,结果显示C_8~C_(16)烃的选择为48.73%,与预测值接近。(4)为了进一步探究制生物热解油加氢脱氧的反应过程及其反应原理,本文以分子模拟软件(Materials Studio)对碳氢化合物进行建模计算。以C_5H_(12)为目标物,假定各种可能的一次自由基反应的路径,再通过建模计算得出相应的活化能,根据各路径反应所需活化能的大小,通过比对分析得出可能的反应路径。
【学位单位】：云南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ517
【部分图文】：

生物质能转化技术分类

表 1.1 热解参数解参数 慢速热解 常规热解 快速热解 闪温度(℃) ≤400 500-650 650-900 700率(℃/min) - 0.1-1.0 10-200 ≤1小(mm) - 5-50 ≤1 ≤0间（s） - 400-600 0.5-10 ≤0解反应器反应器分为流化床式热解反应器和非流化床式热解反应器[22]。流器分为：单流化床热解反应器、循环流化床热解反应器、喷动流器；非流化床热解反应器分为：涡流烧蚀式热解反应器、真空移应器、旋转锥式热解反应器。图 1.2 和图 1.3 分别为旋转锥反应器解反应器。

图 2.2 生物质热解实验装置实物图艺流程：物质热解系统主要有原料供给部分、热解部分、热解产物分离三部一部分：原料供给1）气体原料主要以氮气为载体，经减压阀控制载气压力，通过气节气体流速。气体进入预热炉升温到规定温度，后进入热解炉底部2）固体原料供给：生物质预处理后放置于生物质进料口，经螺旋解炉。二部分：反应部分要有三段加热炉组成，每段能够单独控制加热温度，最大加热温度。三部分：热解蒸汽分离部分
【参考文献】

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本文编号：2891798