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木质原料快速热解制取生物油及生物油分级催化提质研究

彭锦星  
【摘要】:随着经济社会的迅速发展,作为发展的源动力——化石能源日趋枯竭,特别是石油资源供应问题更为突出;同时化石燃油带来严峻的环境问题。能源与环境叠加效应推动可再生能源的要求。生物质能作为唯一可代替液体燃料的可再生能源,受到世界各国政府和科学家们的重视,并有望成为未来替代汽车燃料的重要来源。 生物基液体燃料来源丰富,但是品质差,难以满足车用需求。生物油品高效精制技术是有效应对措施之一。生物质快速热解技术是获得生物油品的主要途径。与秸秆生物油相比,木质生物油的热值高、灰分低、分布相对集中、更易于规模化利用,但具有酸性高且产物成分复杂特点,不能直接用作汽车燃料。本文创新性地提出生物油分级精制方法,集成了络合萃取、分级催化重整的过程。该方法既克服了简单蒸馏的变质问题又提高了油品热值。 基于快速热解技术,本论文主要研究木材原料的热解行为,并优化其热解参数,分析了主要热解产物分布,实现优化和控制热解过程的目标,为工业化和产业化提供应用方案和技术支持。 对于快速热解制取的生物油品,论文以实验研究为手段,设计了快速裂解装置及分级催化提质的方法,运用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)、热重分析仪(TG-MS、TG-DSC和TG-FTIR)等现代分析仪器对木质原料热解、木质生物油燃烧动力学及燃烧产物成分进行了分析,并通过理论分析初步揭示了木质原料的热解机理与木质生物油的燃烧机理。 论文的主要研究结果或结论如下:(1)建立了木质原料的热解动力学经验模型和生物油的燃烧动力学经验模型;(2)分析了木质原料快速热解反应液体产物,其主要为C6~14的醇类、酯类、酮类和醚类等物质;(3)实验研究了络合萃取对生物油的脱酸效果,并建立了萃取分子动力学模型;(4)论文对生物油进行了分级催化提质。


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