生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化為燃料油工藝研究.pdf

1、在能源和環(huán)境的雙重壓力下，生物質(zhì)能的開發(fā)利用逐漸得到重視，熱解技術(shù)是開發(fā)利用生物質(zhì)能的基礎(chǔ)。本論文采用熱重分析儀對橙皮、核桃青皮、麥稈、木屑和桐葉等五種生物質(zhì)材料進行熱解實驗，分別研究了預(yù)處理方法（酸洗、堿洗和雙氧水氧化）對生物質(zhì)材料元素含量分布及其熱解過程的影響，同時考察了氣化催化劑對生物質(zhì)材料熱解過程的影響，研究結(jié)果如下：
　　不同的預(yù)處理方式對生物質(zhì)的熱解過程影響不同。酸洗法能夠清除生物質(zhì)顆?？障吨械幕曳纸M分，疏通孔道，有利

2、于揮發(fā)分的逸出；堿洗法可以打斷木質(zhì)素與半纖維素之間的酯鍵，從而去除木質(zhì)素，減小C/H比，降低氣化產(chǎn)物中焦炭的含量；雙氧水與纖維素、半纖維素發(fā)生氧化作用，降低生物質(zhì)樣品的聚合度，降低C/H比，提高揮發(fā)分的含量。
　　通過對特定濃度預(yù)處理劑處理之后生物質(zhì)的TG和DTG曲線分析，生物質(zhì)氣化過程大致分為三個階段：水分析出、揮發(fā)分析出與燃燒、焦炭燃燒與燃盡。酸洗、堿洗和雙氧水處理均能對生物質(zhì)顆粒的熱解產(chǎn)生一定的影響。綜合比較上述三種預(yù)處理方

3、式，酸洗能改變生物質(zhì)材料熱解產(chǎn)物分布，增加揮發(fā)分的含量，降低焦炭含量，是較為理想的預(yù)處理方式。
　　相較于CaO而言，氣化催化劑K2O-MgO/SnO2-Fe2O3-Al2O3熱穩(wěn)定性較好，由SEM圖可以得出，活性組分均勻地負載在金屬載體SnO2-Fe2O3-Al2O3上，分散程度較好；物理吸附表明氣化催化劑比表面積較大，為生物質(zhì)氣化提供了較大的接觸面積；化學(xué)吸附曲線表明氣化催化劑有兩個較強的堿性位點；從 XRD圖譜中可以明顯看出

4、 K2O、SnO2、Al2O3的衍射特征峰。樣品與負載在載體上的活性組分發(fā)生反應(yīng)，有效的降低了氣化反應(yīng)的活化能，使得氣化反應(yīng)溫度有所降低，反應(yīng)條件更加溫和。
　　熱解氣催化制備燃料油的連續(xù)化工藝主要包括原料預(yù)處理工藝、主體反應(yīng)工藝、產(chǎn)物分離提純工藝三部分構(gòu)成。生物質(zhì)原料經(jīng)過前期清水洗滌、烘干、粉碎、酸洗、水洗、烘干等步驟，使生物質(zhì)原料達到氣化反應(yīng)所需的條件；將上述原料通過螺旋進樣器通入到氣化爐中，通入氣化劑水蒸氣，在一定的溫度、壓

5、力下，使得生物質(zhì)顆粒熱解為氣化氣，熱解氣經(jīng)過旋風(fēng)分離器、脫硫、脫氮等工藝，除去熱解氣中的雜質(zhì)，將合成氣通入到水蒸氣轉(zhuǎn)化塔中調(diào)節(jié)CO和H2的比例，之后將合成氣通入費脫合成塔，經(jīng)過產(chǎn)物分離，合成液體燃料。
　　論文采用 ASPEN PLUS化工流程模擬軟件建立模型，探索出生物質(zhì)催化制備燃料油工藝的最佳操作條件，分別為原料進料速率為3t·h-1、預(yù)處理劑為7％硝酸、升溫速率為10℃/min、粒徑為1mm、催化劑用量為10%、停留時間為6