生物質(zhì)熱解油氣化實(shí)驗(yàn)與模擬研究.pdf

1、生物質(zhì)作為唯一可以液化的清潔的可再生能源，利用其快速熱解制取的生物油可以解決生物質(zhì)直接氣化帶來的收集、運(yùn)輸和儲(chǔ)存問題。但是，生物油的高粘度、高含水量、強(qiáng)酸性、低熱值和熱不穩(wěn)定等性質(zhì)嚴(yán)重影響了生物油的品質(zhì)，阻礙了生物油的高端應(yīng)用，因此，將生物油熱解氣化轉(zhuǎn)化為H2、CO、CO2、CH4、C2、C3等合成原料氣，再經(jīng)過進(jìn)一步的技術(shù)處理合成高品位的燃料如甲醇、二甲醚等是實(shí)現(xiàn)生物油的高質(zhì)化利用重要途徑之一。本文從機(jī)理分析、模擬預(yù)測(cè)、實(shí)驗(yàn)研究三個(gè)層

2、面對(duì)生物油的氣化進(jìn)行了較為全面的研究。 首先，在熱重分析儀上對(duì)生物油的熱解及燃燒進(jìn)行研究，分析其熱解及燃燒特征，確定生物油熱解與燃燒的動(dòng)力學(xué)機(jī)理模型及參數(shù)結(jié)果，并采用TG-FTIR聯(lián)用技術(shù)對(duì)生物油樣品熱解過程中氣體產(chǎn)物的釋放特性進(jìn)行在線分析，確定熱解產(chǎn)物及其隨溫度變化的釋放特性。結(jié)果表明：生物油熱解分為兩個(gè)階段，燃燒分為三個(gè)階段，熱解的主要產(chǎn)物為CO、CO2、H2O和碳?xì)浠衔锏刃》肿託怏w。 然后，基于Aspen Plu

3、s軟件，選取具有代表性的模型化合物模擬生物油，采用Gibbs自由能最小化法建立了生物油氣化模型，進(jìn)行生物油氣化全過程的模擬計(jì)算，在物料平衡、化學(xué)平衡的前提下，分析了溫度、壓力、氣化劑量、反應(yīng)氣氛對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物參數(shù)的影響：溫度的升高使得生物油分解更為徹底，目標(biāo)產(chǎn)物H2、CO含量增加；反應(yīng)產(chǎn)物中H2、CO含量與壓力的增加成反比；選用O2和 H2O作為氣化劑時(shí)，較小的量較為適宜；CO2作為生物油的氣化劑是較好的選擇。 最后，在固定床氣化系

4、統(tǒng)上對(duì)生物油在不同的實(shí)驗(yàn)條件（反應(yīng)溫度、載氣流量、反應(yīng)氣氛、在生物油中加入水）下的熱解氣化反應(yīng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，并與模擬結(jié)果加以比較，綜合比較之后得到生物油氣化的較優(yōu)反應(yīng)條件：800℃為實(shí)驗(yàn)條件下熱解最佳溫度；75ml/min的N2氣體流量為熱解反應(yīng)提供了最佳停留時(shí)間；O2不適宜作為外熱式氣化系統(tǒng)的氣化劑，用于工業(yè)應(yīng)用時(shí)，也應(yīng)選擇較小的量；CO2氣氛下，CO產(chǎn)量有較大增加，H2產(chǎn)量基本不變，因而是較優(yōu)氣化劑；熱解氣成分主要來自于生物油中不