流化床反應器生物質快速熱裂解生物油特性的試驗研究.pdf

1、本研究屬于國家863項目計劃“基于改善生物油品質的生物質快速熱裂解液化關鍵技術的研究”資助項目(2008AA05Z404)中的一部分，利用自行設計研制的以流化床反應器為主體的系統(tǒng)進行了生物質快速熱裂解制取生物油的試驗研究，同時對木屑生物油、甜高粱莖稈殘渣生物油和稻殼生物油的理化性質、化學組分、老化特性以及和柴油乳化應用技術進行了詳細的研究。 本文首先詳細歸納了國外及我國生物質熱裂解制取生物油技術的研究現(xiàn)狀，總結了國內外生物質熱

2、裂解制取生物油的研究現(xiàn)狀，對幾種典型的生物質熱裂解的裝置進行了介紹和性能的對比分析。本實驗室自行開發(fā)的流化床反應器，主要由惰性載氣以及生物質物料唯入系統(tǒng)、反應器、產物收集系統(tǒng)組成的，生物質喂入率為1～2kg/h,氣相滯留期為0.8～1.2s。在相同的工藝下進行了三種生物質原料的熱裂解試驗，包括了楊木木屑，甜高粱莖稈殘渣以及稻殼，獲取了三種不同的生物油。 本試驗對流化床反應器上快速熱裂解制取的生物油的水分、熱值、運動粘度、密度、

3、灰分、殘?zhí)窟M行了測定，同時分析了生物油的粘溫性質。結果表明，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，三種生物油的運動粘度均明顯下降，表現(xiàn)出典型的牛頓流體特性。 本試驗對比了以上三種生物油的理化特性，結果表明，木屑生物油的水分較小，為25.01％，小于稻殼和甜高粱莖稈殘渣生物油（均大于40％），其熱值也相對較高為20.6MJ/kg，是一種較為理想的生物質裂解油。

4、 此外，本試驗還利用現(xiàn)代精密儀器對試驗所制取的生物油進行化學組分的分析，綜合采用了傅立葉變換紅外光譜技術和核磁共振技術，比較了不同原料所生成生物油成分的組成情況。結果表明，三種生物油均含有含有醇、酚、醚、酯及芳香烴類物質，需要進行分級處理后才能進一步利用。其中稻殼生物油和甜高粱莖稈殘渣生物油的化學組分比較相似，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、，在甜高粱莖稈殘渣生物油和稻殼生物油中高達50％以上。 同時，本文研究了木屑生物油經過三個月的儲存之后，理化性質的變化，分析了生物油的老化過程。結果表明，三個月的儲存中，生物油的含水量變化較小，增加了0.82％，而運動粘度增加較多，增加了1.18mm2/s。 為了進一步擴大生物油的應用，本文分析了國內外的先進應用技術，通過在不同乳化條件下，進行了生物油和柴油的乳化試驗。結果表明，當表面活性劑占5％時，穩(wěn)定時間較長，但是