生物质快速热解制油工艺分析及油品改质实验研究

发布时间：2021-08-02 09:54

　　生物质能源的合理开发和高效利用对优化我国能源结构，节能减排与环境保护具有重要意义。生物质油经改质升级可作为发动机燃料使用。生物质热解制油是指生物质原料在隔绝空气、常压、高加热速率、短气相停留时间和适中的裂解温度条件下，瞬间脱出挥发分，得到的热解蒸汽迅速冷凝产出油质液体的反应过程。本研究利用自制的10kg/h流化床热解实验装置进行玉米秸秆热解制油过程的实验研究与分析，着重分析了反应温度对生物质油和气体产物的影响，并进行了玉米秸秆热解动力学分析、热解流程模拟、生物质油减黏加氢改质的实验研究。玉米秸秆热重实验结果表明：110℃之前是以脱出水分为主的缓慢热解阶段；250⁴00℃之间为热失重70wt%左右的快速热解过程，330³60℃左右出现了最大反应速率；而大于400℃时，原料处于缓慢热解的状态。通过基于Arrhenius一级反应方程构建的原料热解动力学模型分析，发现生物质的热解机理随着反应速率的增加有改变的趋势，趋势方向是由一级反应向二级反应方向发展。在实验室自制的流化床热解实验装置上进行了玉米秸秆热解制取生物质油的实验研究，并推导了实验参数的计算... 

【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：111 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 生物质能概述
        1.2.1 生物质资源利用潜力
        1.2.2 生物质成分特征
        1.2.3 生物质能的特点
        1.2.4 开发生物质能的重要意义
    1.3 生物质能转化利用技术综述
        1.3.1 直接燃烧技术
        1.3.2 物理转化技术
        1.3.3 化学转化技术
        1.3.4 生化转化技术
    1.4 本文研究内容
第二章 生物质热解制油技术及油品改质研究现状
    2.1 生物质热解工艺
        2.1.1 生物质热解原理
        2.1.2 生物质热解制油技术路径
        2.1.3 流化床热解技术综述
    2.2 热解产物及其应用
    2.3 生物质油产率的影响因素
    2.4 生物质油改质方法
        2.4.1 生物质油分离技术
        2.4.2 加氢处理
        2.4.3 催化裂解
        2.4.4 乳化
        2.4.5 溶剂混合
    2.5 本章小结
第三章 生物质快速热解制油实验研究
    3.1 生物质原料特性
        3.1.1 原料组成分析
        3.1.2 热重分析
    3.2 实验装置与实验参数
        3.2.1 实验装置
        3.2.2 实验参数
        3.2.3 分析仪器与分析方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 反应温度的影响
        3.3.2 热解气成分分析
        3.3.3 生物质油分析
    3.4 最佳反应温度数学模型
    3.5 本章小结
第四章 生物质热解动力学参数求解与分析
    4.1 热解动力学研究现状
    4.2 热解动力学模型的建立
        4.2.1 反应级数分析
        4.2.2 动力学模型建立
    4.3 动力学参数求解与分析
    4.4 模型验证
        4.4.1 积分法验证动力学参数
        4.4.2 数值计算法验证反应级数
    4.5 本章小结
第五章 生物质热解工艺流程模拟
    5.1 流程模拟软件及其在生物质热化学转化领域应用现状
        5.1.1 软件介绍
        5.1.2 在生物质热化学转化领域应用现状
    5.2 生物质热解工艺流程模拟
        5.2.1 组分信息
        5.2.2 物性方法
        5.2.3 设备模块
        5.2.4 热解工艺模拟流程图
        5.2.5 计算结果与分析
    5.3 热解制油工艺流程模拟
        5.3.1 模拟流程图
        5.3.2 计算结果与分析
        5.3.3 敏感性分析
    5.4 本章小结
第六章 生物质油改质实验研究
    6.1 减黏实验
        6.1.1 生物质油黏度测试
        6.1.2 生物质油减黏实验
        6.1.3 实验结果与分析
    6.2 减黏油加氢实验
        6.2.1 实验仪器与供氢剂
        6.2.2 实验过程
        6.2.3 实验结果与分析
    6.3 红外分析与模拟蒸馏
        6.3.1 红外分析原理
        6.3.2 结果与讨论
        6.3.3 模拟蒸馏原理
        6.3.4 结果与讨论
    6.4 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
发表论文和科研情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]不同蒸馏压力下的生物油分子蒸馏分离特性研究[J]. 王誉蓉,王树荣,王相宇,郭祚刚.  燃料化学学报. 2013(02)
[2]生物质制备合成气技术研究现状与展望[J]. 涂军令,应浩,李琳娜.  林产化学与工业. 2011(06)
[3]生物油低温加氢脱氧的研究[J]. 李其义,万磊,张素平,许庆利,颜涌捷.  石油化工. 2011(09)
[4]基于ASPEN PLUS的生物质气化过程模拟分析[J]. 周俊杰,安金卉.  技术与市场. 2011(08)
[5]基于Gibbs自由能最小化原理模拟生物质流化床气化[J]. 裘啸,阎维平,孙俊威,董静兰.  可再生能源. 2011(04)
[6]生物质快速热解动力学研究进展[J]. 王丽红,易维明,柏雪源,蔡红珍,李永军.  农机化研究. 2010(12)
[7]中国生物质成型燃料产业化问题及实证研究[J]. 洪浩,叶文虎,宋波,张显学.  资源科学. 2010(11)
[8]玉米芯和桉木的低温热解特性[J]. 吴逸民,赵增立,常胜,李海滨.  农业工程学报. 2010(04)
[9]生物质热解过程气体产物释放特性的研究[J]. 方曹明,范浩杰,王杰.  锅炉技术. 2010(02)
[10]改性生物质热解油的组成及特性[J]. 徐俊明,蒋剑春,孙云娟,陈洁.  太阳能学报. 2010(02)

博士论文
[1]纤维素热裂解机理试验研究[D]. 廖艳芬.浙江大学 2003

硕士论文
[1]生物质焦油及其馏分的热动力学研究[D]. 李继红.河南农业大学 2005



本文编号：3317357