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《华中科技大学》 2008年
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生物质热解油气化实验与模拟研究

贺瑞雪  
【摘要】: 生物质作为唯一可以液化的清洁的可再生能源,利用其快速热解制取的生物油可以解决生物质直接气化带来的收集、运输和储存问题。但是,生物油的高粘度、高含水量、强酸性、低热值和热不稳定等性质严重影响了生物油的品质,阻碍了生物油的高端应用,因此,将生物油热解气化转化为H_2、CO、CO_2、CH_4、C_2、C_3等合成原料气,再经过进一步的技术处理合成高品位的燃料如甲醇、二甲醚等是实现生物油的高质化利用重要途径之一。本文从机理分析、模拟预测、实验研究三个层面对生物油的气化进行了较为全面的研究。 首先,在热重分析仪上对生物油的热解及燃烧进行研究,分析其热解及燃烧特征,确定生物油热解与燃烧的动力学机理模型及参数结果,并采用TG-FTIR联用技术对生物油样品热解过程中气体产物的释放特性进行在线分析,确定热解产物及其随温度变化的释放特性。结果表明:生物油热解分为两个阶段,燃烧分为三个阶段,热解的主要产物为CO、CO_2、H_2O和碳氢化合物等小分子气体。 然后,基于Aspen Plus软件,选取具有代表性的模型化合物模拟生物油,采用Gibbs自由能最小化法建立了生物油气化模型,进行生物油气化全过程的模拟计算,在物料平衡、化学平衡的前提下,分析了温度、压力、气化剂量、反应气氛对反应产物参数的影响:温度的升高使得生物油分解更为彻底,目标产物H_2、CO含量增加;反应产物中H_2、CO含量与压力的增加成反比;选用O_2和H_2O作为气化剂时,较小的量较为适宜;CO_2作为生物油的气化剂是较好的选择。 最后,在固定床气化系统上对生物油在不同的实验条件(反应温度、载气流量、反应气氛、在生物油中加入水)下的热解气化反应进行了实验研究,并与模拟结果加以比较,综合比较之后得到生物油气化的较优反应条件:800℃为实验条件下热解最佳温度;75ml/min的N_2气体流量为热解反应提供了最佳停留时间;O_2不适宜作为外热式气化系统的气化剂,用于工业应用时,也应选择较小的量;CO_2气氛下,CO产量有较大增加,H_2产量基本不变,因而是较优气化剂;热解气成分主要来自于生物油中不溶于水的大分子有机物。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TQ511

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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8 朱锡锋;郭庆祥;陆强;;生物质自热式热解液化研究与应用[A];2006中国科协年会论文集(第13分会场)[C];2006年
9 朱锡锋;郭庆祥;陆强;;生物质自热式热解液化研究与应用[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集(下册)[C];2006年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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2 邱阳;新技术可用烟道气中的二氧化碳制取生物油[N];中国知识产权报;2010年
3 陶韡烁 记者 王春;复旦大学用大型海藻制成生物油[N];科技日报;2010年
4 记者 彭德倩;5吨浒苔=1吨“生物油”[N];解放日报;2010年
5 记者 赵凤华 通讯员 信永华;烟道气中的二氧化碳可制取生物油[N];科技日报;2009年
6 刘纯友 通讯员  汪明星;生物油在肥试产成功[N];安徽日报;2007年
7 广日;浒苔可提炼生物油[N];中国渔业报;2010年
8 通讯员 谢秀琼 记者 蒋勇;宁波营建“生物油林”[N];浙江日报;2010年
9 特约记者 杨保国;中科大热解液化秸秆制生物油[N];大众科技报;2006年
10 记者 姜海;美开发出家禽废弃物转化生物油装置[N];科技日报;2007年
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5 张栋;生物质热解油雾化燃烧及气化的实验研究与数值模拟[D];中国科学技术大学;2012年
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1 贺瑞雪;生物质热解油气化实验与模拟研究[D];华中科技大学;2008年
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5 张凤;微波条件下阳离子交换树脂催化提质生物油的研究[D];浙江大学;2011年
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10 刘倩;生物油提质及副产物醋酸钙镁盐性能研究[D];大连理工大学;2012年
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