生物质热裂解制取生物油的试验研究

【摘要】：生物质转化技术可分为生物法和热化学转化法,后者主要有气化、热解、高压液化等工艺。其中生物质热裂解液化由于比气化能得到更有价值的液体产物,因而作为一项生物质能资源开发利用的新技术日益受到重视。 本研究结合吉林农业大学主持的吉林省科技厅资助项目:“生物质热裂解制取生物油技术”(课题编号:20000320),利用自行设计研制的以流化床反应器为主体的生物质热裂解制取生物油系统进行了生物质热裂解制取生物油的试验研究。 本文阐述了生物质能源的特点及生物质能利用技术,详细总结了国内外生物质热裂解制取生物油的研究现状,对几种典型的生物质热裂解的装置进行了介绍和性能的对比分析。 以红松、白松、落叶松、楸木等不同木屑为原料,利用自行设计研制的以流化床反应器为主体的生物质热裂解制取生物油系统进行了快速热裂解试验,获得的最高生物油产率达63.8%;在对生物质的热裂解制取生物油进行全面试验研究的基础上,得出了生物质快速热裂解过程中反应温度、原料颗粒粒径、给料速率等主要参数对生物油产率的影响规律,并分析了这些因素的影响机理,为今后生物质热裂解制取生物油技术的应用奠定了基础。试验结果表明:较高的温度和较长的停留时间会降低油的产率,生成过多的不可凝气体;过低的温度和加热速率导致严重的炭化,同样会降低油的产率。红松、白松、落叶松、楸木木屑的最高生物油产率分别为:42.7%、36.1%、51.6%、63.8%。其中,楸木木屑在反应温度为500℃、粒径为0.47～0.67mm、给料速率为20.14kg/h的条件下产油率达到最高值。生物油物理特性和成分分析的结果表明:红松木屑制取的生物油品质最好,热值高、含水率低,更适合进一步的改性研究和应用。 通过试验研究的实际运行过程中遇到的问题,对所自行研制的试验设备的关键部件的工作原理、结构和性能进行了详细评价,提出了该试验设备的不足之处和改进方案,为今后设计研制适合我国国情的同类设备及进一步放大提供指导。 我国在生物质热裂解制取生物油方面的研究起步较晚,至今还没有生物质热裂解制取生物油商业生产的报导,国外已经有很多机构将生物质热裂解制取生物油技术进行商业化生产。本文最后介绍了国内外所进行的生物油的改性研究,讨论了生物质热裂解制取生物油技术的应用前景。