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生物质作为一种贮量大、清洁的可再生能源,日益受到重视。生物质热转化制备可贮运的液体燃料-生物油,具有替代石油的潜力,受到广泛研究。为了最大程度地获得生物油,本文研究了喷动流化床热解和微波热解规律,研究了生物油的分级分离工艺,得到和表征了其分级产品-轻质油,获得了有价值的信息。
1)通过麦秸喷动流化床热解的研究,考察了显著因素热解温度对热解产品产率的影响,表明热解温度420~620℃范围内,合成气产率由15 wt%变化至44wt%,焦炭产率由35wt%变化到25wt%,生物油产率呈现先增后降趋势,在520℃处有最大产率为56wt%。
2)通过麦秸微波热解工艺研究,考察了热解的显著因素微波功率、吸波剂的添加对热解产品的影响,发现微波功率影响热解过程温度和产品收率,最佳功率输入40%,生物油产率达45%,添加吸波剂利于生物油产率增加,但增幅较低。
3)通过色质谱对比分析,发现两种生物油的成分分布相似,但相对含量明显不同,微波生物油的分子量、油性组分偏低,而流化床生物油的分子量、油性组分含量较高,来源于两种热解方式和升温速率的影响。
4)为了实现生物油的全利用,针对生物油复杂的组成和相态,确立了分离技术路线,选用了便宜、易得的试剂水作为相分离剂,考察了水剂量、温度、pH值对相态分离的影响,获得了低温5℃、水与生物油体积比为1:1、pH值10、脱固率达5.15%的最佳工艺。通过红外定性,筛选出PT组合溶剂作为生物油液相的轻质油性组分的萃取剂,通过相比、萃取级数和无机盐添加的工艺参数的优化,获得了相比为1:1、萃取级数3级、无机盐添加量5%下,得到萃取率达22%-24%的轻质油性组分,轻质油为浅红色、透明的液体。
5)通过轻质油与汽油的混合研究,表明轻质油可与汽油按任意体积比混合,满足锅炉燃料的基本要求。空气下的热失重曲线,表明轻质油燃烧残余与汽油相同,其热失重温度比汽油高近100℃。轻质油物化特性分析表明,轻质油为中热值(27MJ/kg)的液体燃料,且存在一定酸性,作为发动机燃料还需要改质。