玉米秸稈快速熱裂解制取生物油的試驗研究.pdf

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

2、物質轉換技術的重要方式之一。近年來，隨著熱裂解液化技術在國外的發(fā)展，迫切需要我國建立自己的設計體系和理論基礎。本研究結合沈陽農業(yè)大學主持的國家自然科學基金項目“生物質快速熱裂解主要參數(shù)對生物油產量及特性的影響”，對生物質熱裂解液化技術進行了試驗研究，旨在對生物質能的開發(fā)和利用提供理論依據。 本研究以流態(tài)化理論為依據，在總結了國內外流化床熱裂解液化技術的研究現(xiàn)狀及其進展的基礎上，采用小型流化床反應器，先后在冷態(tài)和熱態(tài)條件下，進行了

3、反復的試驗和研究，試驗最終共得到有效生物質油樣19個，并對其特性進行了研究。 本試驗研究的主要內容包括以下三個部分： 一是通過小型流化床所進行的生物質與砂子混合體系的冷態(tài)試驗，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。結論認為：實現(xiàn)生物質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％。這一結論在為生物質流化床轉化過程中進料速率的選擇提供依據的同時，也為此后的熱態(tài)試驗的操作起到了指

4、導性的作用。 二是采用小型流化床反應器所進行的生物質熱裂解試驗，其中生物質原料為玉米秸稈，研究成果為原料粒徑、反應溫度和氣相滯留期三個因素對油產率的影響。包括當其他條件不變時，單因素多水平對熱裂解產物分布的影響和各因素取兩水平進行的正交試驗設計，利用三因素兩水平正交表L8(27)對因素的優(yōu)水平組合、交互作用、因素的顯著性等進行的研究，試驗結論為：(1)反應物粒徑越小，越有利于熱裂解反應的進行；(2)在裂解溫度為525℃時，玉米秸

5、桿的產油率出現(xiàn)最大值，產率為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生；(4)粒徑、溫度和氣相滯留期之間的交互作用對生物油的產率不存在影響，即三因素之間交互作用不顯著。 三是選取7個具有代表性的油樣進行的生物油特性的分析，其中，生物油密度、粘度和熱值的測定結論認為：以玉米秸稈為原料進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