生物质气化实验及生物油加氢模拟研究
中国是农业大国,生物质资源丰富,这些资源可以转化成各种形式的能源。生物质的利用途径很多,其中生物质气化和生物质快速热解制生物油是回收与利用生物质中的能量的两种主要途径。传统的下吸式生物质气化炉虽然大大优于上吸式气化炉,但其出口焦油含量仍过高,严重影响气化气的后续利用;生物质快速热解制取的生物油中由于存在大量的酸、酚、醛、醚及醇类等物质,造成生物油的品质及稳定性较差。因此,为了解决上述问题,本硕士论文对这两方面开展了研究。论文的第一部分是关于一种新型下吸式气化炉的实验研究,主要考察了当量比(ER)等操作参数对气化炉气化...
中国是农业大国,生物质资源丰富,这些资源可以转化成各种形式的能源。生物质的利用途径很多,其中生物质气化和生物质快速热解制生物油是回收与利用生物质中的能量的两种主要途径。传统的下吸式生物质气化炉虽然大大优于上吸式气化炉,但其出口焦油含量仍过高,严重影响气化气的后续利用;生物质快速热解制取的生物油中由于存在大量的酸、酚、醛、醚及醇类等物质,造成生物油的品质及稳定性较差。因此,为了解决上述问题,本硕士论文对这两方面开展了研究。论文的第一部分是关于一种新型下吸式气化炉的实验研究,主要考察了当量比(ER)等操作参数对气化炉气化性能及焦油含量的影响;论文的第二部分是关于生物油模型化合物催化加氢过程的模拟,采用的是Aspen Plus模拟软件细致分析操作参数(温度、压力等)对产物组成与产率变化的影响规律,以期为工业过程放大提供理论基础与放大依据。
  开发的新型两级下吸式气化炉在结构上具有很大的进步。为探究该新型气化炉气化性能,本文考察了当量比(ER)等操作参数对该气化炉还原区温度、气体组成、气体热值、气化效率以及焦油含量的影响,获得以下结论:新型气化炉可以产生焦油含量较低的燃气;尤其是在空气预热的条件下,焦油含量更低,可达238 mg/Nm3;空气预热条件下的气化气低位热值和气化效率均高于不预热的情形,且在ER=0.34时达到最大,分别为4409 kJ/Nm3和63.7%。在此当量比条件下,气化气成分较为理想,为18.5%CO、13.2%H2、1.8%CH4、11.1%CO2。因此,确定该新型两级气化炉的最佳ER为0.33-0.35,此时气化气低位热值(LHV)超过4.0MJ/Nm3,气化效率高于60%,焦油含量低于300 mg/Nm3。
  论文还对生物油模型化合物催化加氢过程进行了数值模拟研究。选取羟基丙酮、羟基乙醛、愈创木酚和2-呋喃酮作为典型的生物油组成模型化合物,在Ru/C加氢催化剂作用下,通过Fortran语言将加氢动力学方程开发成动力学子程序,嵌入Aspen Plus进行模拟。研究考察了温度和压力对生物油模型化合物加氢的影响,优化出200℃和24bar为最优加氢反应条件,并获得了该条件下加氢过程的物料和能量平衡参数,为生物油加氢中试放大提供了理论指导和数据支持。
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作者: 臧云浩
学科专业: 能源化学
授予学位: 硕士
学位授予单位: 厦门大学
导师姓名: 刘运权
学位年度: 2014
语 种: chi
分类号: TE667
在线出版日期: 2015年1月6日