玉米秸稈快速熱裂解制取生物油的試驗(yàn)研究.pdf

1、長(zhǎng)期以來(lái)，以化石燃料為代表的能源一直是現(xiàn)代人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，然而隨著人類對(duì)化石能源的過(guò)度開(kāi)采，給全球帶來(lái)了嚴(yán)重的能源短缺和環(huán)境污染。于是清潔的、可再生的新能源的開(kāi)發(fā)及利用成了21世紀(jì)人類文明的象征。 在各種清潔的、可再生能源中，生物質(zhì)是唯一能轉(zhuǎn)化為液體燃料的能源，其產(chǎn)量巨大，是僅次于煤炭、石油、天然氣的第四大能源。 生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換技術(shù)大致可以歸結(jié)為直接燃燒、干餾、氣化、熱解液化、生化等幾類。熱裂解液化技術(shù)是生

2、物質(zhì)轉(zhuǎn)換技術(shù)的重要方式之一。近年來(lái)，隨著熱裂解液化技術(shù)在國(guó)外的發(fā)展，迫切需要我國(guó)建立自己的設(shè)計(jì)體系和理論基礎(chǔ)。本研究結(jié)合沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)主持的國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“生物質(zhì)快速熱裂解主要參數(shù)對(duì)生物油產(chǎn)量及特性的影響”，對(duì)生物質(zhì)熱裂解液化技術(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，旨在對(duì)生物質(zhì)能的開(kāi)發(fā)和利用提供理論依據(jù)。 本研究以流態(tài)化理論為依據(jù)，在總結(jié)了國(guó)內(nèi)外流化床熱裂解液化技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其進(jìn)展的基礎(chǔ)上，采用小型流化床反應(yīng)器，先后在冷態(tài)和熱態(tài)條件下，進(jìn)行了

3、反復(fù)的試驗(yàn)和研究，試驗(yàn)最終共得到有效生物質(zhì)油樣19個(gè)，并對(duì)其特性進(jìn)行了研究。 本試驗(yàn)研究的主要內(nèi)容包括以下三個(gè)部分： 一是通過(guò)小型流化床所進(jìn)行的生物質(zhì)與砂子混合體系的冷態(tài)試驗(yàn)，其成果為物料與砂子各種混合情況下的壓降—流化速度(△P-U)曲線。結(jié)論認(rèn)為：實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)與石英砂組成的雙組分混合物的正常流化，石英砂的比例不得低于80％。這一結(jié)論在為生物質(zhì)流化床轉(zhuǎn)化過(guò)程中進(jìn)料速率的選擇提供依據(jù)的同時(shí)，也為此后的熱態(tài)試驗(yàn)的操作起到了指

4、導(dǎo)性的作用。 二是采用小型流化床反應(yīng)器所進(jìn)行的生物質(zhì)熱裂解試驗(yàn)，其中生物質(zhì)原料為玉米秸稈，研究成果為原料粒徑、反應(yīng)溫度和氣相滯留期三個(gè)因素對(duì)油產(chǎn)率的影響。包括當(dāng)其他條件不變時(shí)，單因素多水平對(duì)熱裂解產(chǎn)物分布的影響和各因素取兩水平進(jìn)行的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，利用三因素兩水平正交表L8(27)對(duì)因素的優(yōu)水平組合、交互作用、因素的顯著性等進(jìn)行的研究，試驗(yàn)結(jié)論為：(1)反應(yīng)物粒徑越小，越有利于熱裂解反應(yīng)的進(jìn)行；(2)在裂解溫度為525℃時(shí)，玉米秸

5、桿的產(chǎn)油率出現(xiàn)最大值，產(chǎn)率為42.0％；(3)在可能的情況下，氣相滯留期越短，越有利于生物油的產(chǎn)生；(4)粒徑、溫度和氣相滯留期之間的交互作用對(duì)生物油的產(chǎn)率不存在影響，即三因素之間交互作用不顯著。 三是選取7個(gè)具有代表性的油樣進(jìn)行的生物油特性的分析，其中，生物油密度、粘度和熱值的測(cè)定結(jié)論認(rèn)為：以玉米秸稈為原料進(jìn)行熱解所得的生物油密度在1.04～1.18kg/m3之間，粘度范圍在9.01～10.01cSt(mm2/s)之間，熱值在