生物质热解气建模与分级冷凝研究
发布时间：2020-12-22 22:45
生物质能具有资源丰富、环境友好等特点,因而受到广泛重视和关注。热解液化技术可以将生物质转化成气体、固体和液体产品,是一种具有较好发展前景的生物质能利用方式。然而,截至目前,热解液化技术还未真正走向市场化应用,其原因之一是因为热解液化技术的主要产品生物油具有水分高、热值低、腐蚀性较强和稳定性较差等缺点,和汽/柴油等化石燃料相比,不具有竞争性。此外,生物油成分复杂,包含酸、醛、酮、呋喃和酚类等数百种物质,分离提纯难度大,限制了其作为化工原料使用。研究表明,通过热解气分级冷凝技术设置一系列温度不同的串联冷凝器,利用热解气组分之间露点的不同,可以得到多种不同的生物油,提高单级生物油的组分富集程度,降低单级生物油的复杂性。基于此背景,本文开展了以下两方面研究:1、生物质热解气和生物油的组成与性质研究,热解气模型化合物的建立。通过Py-GC/MS对稻壳、核桃壳、马尾松针和毛竹的主要热解产物进行了分析,同时研究了预处理和实验条件对毛竹热解产物的影响。结果表明:四种原料的热解产物均含多种高附加值化合物,如糠醛、2（5H）-呋喃酮、甲基环戊烯醇酮、愈创木酚、4-乙烯基愈创木酚等,且它们的主要热解产物种类...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１全球能源消费展望??表１．２能源消费展望??费情况??消费量（百万吨油当量）增长量（百万吨油当量）?年增长率（％）??
１．３．２生物质热解气分级冷凝与多品级生物油应用??热解气直接冷凝得到的生物油品质较差，原因之一是生物油的成分过若通过设置不同冷凝温度段的方式收集生物油，根据组分露点的不同，可品质不同的生物油，从而降低单级生物油成分的复杂性。目前，已有许多展了生物质热解分级冷凝研宄。谭洪等１６４１设计了一套三级冷凝装置，冷度分别设置为２００°Ｃ、１００°Ｃ和常温，用以分别收集重质油、高品质燃料质液体产物；石文等［６５］采用四级冷凝收集樟子松锯末热解生物油，验证冷凝可以分离水分、分子量较大的酚类和醛酮类物质；陈天举等［６６］对四器收集的生物油理化性质进行详尽分析，证明许多产物可以在不同冷凝器富集；隋海清等［６７］研究发现，分级冷凝器的温度差较小，则不同组分可完全分离；Ｗｅｓｔｅｒｈｏｆ等［６８］研究了两级串联喷雾冷凝装置对松木屑热解产离收集，发现气溶胶可以有效地被喷雾冷凝器收集到；Ｐｏｌｌａｒｄ等［６９］研制五级冷凝装置，成功收集到水分含量和酸性都较低的生物油，并在初级冷中富集了左旋葡聚糖和热解木质素。这些研宄表明，分级冷凝可以降低生
基于以上背景，本文采用分级冷凝的方式制备多级生物油，以改善单级生物??油品质较差的缺点，根据各级生物油的特点以适用不同的用途。本文的主要研宄??路线如图１．５所示。主要研宄思路为：首先从生物质热裂解得到的热解气着手，??详细分析其组成及特点，然后对热解气冷凝得到的生物油和不可凝气的性质、成??分进行分析，进而建立生物质热解气的特征组分模型；通过对特征组分模型进行??工程模拟计算和实验研究，提出分级冷凝方案；最后分别通过固定床小试装置和??移动床中试装置对生物质进行热解分级冷凝研宄，优化实验方案，分析分级冷凝??生物油的特点，提出相应生物油的应用方向。??生物质??＇?Ｉ???ｔｋ?：??提出分级冷凝／／式?＾??？生物油１??模拟计算??朦（娜?：＾气．．．分线冷凝．卞物油２??实验分析Ａ?５??冷?温度ｎ??叙?一生物油ｎ??逑?…??????ｍ?热值??＂ｌ?ｙ?？??１?ＩＴ物油一？—??－?，??????????????成分??图１．５本文的研究路线??具体来说，本文各章节主要研宄内容如下：??第一章：从当前能源形势分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物油热失重特性研究[J]. 丁浩植,马善为,张一鸣,朱锡锋. 太阳能学报. 2017(10)
[2]黑松松针的热解试验[J]. 岳金方,朱立,徐卫,孙云娟,孙宁,贾爽,应浩. 江苏农业科学. 2016(12)
[3]关于当前世界能源安全形势的分析与思考[J]. 查道炯. 人民论坛·学术前沿. 2016(22)
[4]Aspen Plus在生物质快速热解制取燃料油中的应用进展[J]. 吕奇铮,徐起翔,张长森,张瑞芹,岳辉,张莉红. 化工进展. 2016(S1)
[5]危机四伏:全球面临能源困境[J]. 本刊记者. 广东经济. 2016(03)
[6]化工分离中相平衡研究进展[J]. 李群生,郭凡. 北京化工大学学报(自然科学版). 2014(06)
[7]酸洗预处理对稻壳快速热解产物的影响[J]. 郑燕,陈登宇,朱锡锋. 太阳能学报. 2014(06)
[8]基于Fluent的一种生物质热解气体冷凝装置的设计[J]. 王述洋,李麒. 安徽农业科学. 2013(32)
[9]预处理法提高生物质热解产物品质的研究进展[J]. 张帅,王贤华,李攀,李允超,隋海清,陈汉平. 化工进展. 2014(02)
[10]生物质预处理技术及其对热解产物的影响综述[J]. 胡海涛,李允超,王贤华,张帅,杨海平,陈汉平. 生物质化学工程. 2014(01)
博士论文
[1]生物质热解气冷凝及生物油燃烧的实验研究与数值模拟[D]. 龙潭.中国科学技术大学 2014
[2]生物质热解油雾化燃烧及气化的实验研究与数值模拟[D]. 张栋.中国科学技术大学 2012
[3]生物质选择性热解液化的研究[D]. 陆强.中国科学技术大学 2010
硕士论文
[1]生物质热解多级冷凝及其产物性能分析[D]. 李世博.华南农业大学 2016
[2]生物质催化热解制备芳烃类产物的研究[D]. 陈怡欣.中国科学技术大学 2015
本文编号：2932573
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１全球能源消费展望??表１．２能源消费展望??费情况??消费量（百万吨油当量）增长量（百万吨油当量）?年增长率（％）??
１．３．２生物质热解气分级冷凝与多品级生物油应用??热解气直接冷凝得到的生物油品质较差，原因之一是生物油的成分过若通过设置不同冷凝温度段的方式收集生物油，根据组分露点的不同，可品质不同的生物油，从而降低单级生物油成分的复杂性。目前，已有许多展了生物质热解分级冷凝研宄。谭洪等１６４１设计了一套三级冷凝装置，冷度分别设置为２００°Ｃ、１００°Ｃ和常温，用以分别收集重质油、高品质燃料质液体产物；石文等［６５］采用四级冷凝收集樟子松锯末热解生物油，验证冷凝可以分离水分、分子量较大的酚类和醛酮类物质；陈天举等［６６］对四器收集的生物油理化性质进行详尽分析，证明许多产物可以在不同冷凝器富集；隋海清等［６７］研究发现，分级冷凝器的温度差较小，则不同组分可完全分离；Ｗｅｓｔｅｒｈｏｆ等［６８］研究了两级串联喷雾冷凝装置对松木屑热解产离收集，发现气溶胶可以有效地被喷雾冷凝器收集到；Ｐｏｌｌａｒｄ等［６９］研制五级冷凝装置，成功收集到水分含量和酸性都较低的生物油，并在初级冷中富集了左旋葡聚糖和热解木质素。这些研宄表明，分级冷凝可以降低生
基于以上背景，本文采用分级冷凝的方式制备多级生物油，以改善单级生物??油品质较差的缺点，根据各级生物油的特点以适用不同的用途。本文的主要研宄??路线如图１．５所示。主要研宄思路为：首先从生物质热裂解得到的热解气着手，??详细分析其组成及特点，然后对热解气冷凝得到的生物油和不可凝气的性质、成??分进行分析，进而建立生物质热解气的特征组分模型；通过对特征组分模型进行??工程模拟计算和实验研究，提出分级冷凝方案；最后分别通过固定床小试装置和??移动床中试装置对生物质进行热解分级冷凝研宄，优化实验方案，分析分级冷凝??生物油的特点，提出相应生物油的应用方向。??生物质??＇?Ｉ???ｔｋ?：??提出分级冷凝／／式?＾??？生物油１??模拟计算??朦（娜?：＾气．．．分线冷凝．卞物油２??实验分析Ａ?５??冷?温度ｎ??叙?一生物油ｎ??逑?…??????ｍ?热值??＂ｌ?ｙ?？??１?ＩＴ物油一？—??－?，??????????????成分??图１．５本文的研究路线??具体来说，本文各章节主要研宄内容如下：??第一章：从当前能源形势分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物油热失重特性研究[J]. 丁浩植,马善为,张一鸣,朱锡锋. 太阳能学报. 2017(10)
[2]黑松松针的热解试验[J]. 岳金方,朱立,徐卫,孙云娟,孙宁,贾爽,应浩. 江苏农业科学. 2016(12)
[3]关于当前世界能源安全形势的分析与思考[J]. 查道炯. 人民论坛·学术前沿. 2016(22)
[4]Aspen Plus在生物质快速热解制取燃料油中的应用进展[J]. 吕奇铮,徐起翔,张长森,张瑞芹,岳辉,张莉红. 化工进展. 2016(S1)
[5]危机四伏:全球面临能源困境[J]. 本刊记者. 广东经济. 2016(03)
[6]化工分离中相平衡研究进展[J]. 李群生,郭凡. 北京化工大学学报(自然科学版). 2014(06)
[7]酸洗预处理对稻壳快速热解产物的影响[J]. 郑燕,陈登宇,朱锡锋. 太阳能学报. 2014(06)
[8]基于Fluent的一种生物质热解气体冷凝装置的设计[J]. 王述洋,李麒. 安徽农业科学. 2013(32)
[9]预处理法提高生物质热解产物品质的研究进展[J]. 张帅,王贤华,李攀,李允超,隋海清,陈汉平. 化工进展. 2014(02)
[10]生物质预处理技术及其对热解产物的影响综述[J]. 胡海涛,李允超,王贤华,张帅,杨海平,陈汉平. 生物质化学工程. 2014(01)
博士论文
[1]生物质热解气冷凝及生物油燃烧的实验研究与数值模拟[D]. 龙潭.中国科学技术大学 2014
[2]生物质热解油雾化燃烧及气化的实验研究与数值模拟[D]. 张栋.中国科学技术大学 2012
[3]生物质选择性热解液化的研究[D]. 陆强.中国科学技术大学 2010
硕士论文
[1]生物质热解多级冷凝及其产物性能分析[D]. 李世博.华南农业大学 2016
[2]生物质催化热解制备芳烃类产物的研究[D]. 陈怡欣.中国科学技术大学 2015
本文编号：2932573
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