本文關(guān)鍵詞：生物油的精煉提質(zhì)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《鄭州大學(xué)》 2015年

生物質(zhì)快速熱解制生物油及生物油精煉提質(zhì)工藝研究

王高恩  

【摘要】：作為農(nóng)業(yè)大國,我國生物質(zhì)資源非常豐富,生物質(zhì)經(jīng)快速熱解轉(zhuǎn)化為運輸燃料,是生物質(zhì)作為替代能源的一個重要發(fā)展方向,受到越來越多人的關(guān)注,具有很好的研究前景。雖然之前生物質(zhì)快速熱解方面已經(jīng)有過許多研究,但大多數(shù)只是停留在局部的研究,并沒有對整體的工藝進行討論。本文運用ASPEN PLUS流程模擬軟件,對生物質(zhì)快速熱解制生物油以及生物油的精煉提質(zhì)整體流程進行建模分析,進行物料和能量衡算,并對其中的一些操作參數(shù)優(yōu)化分析,為工藝的可行性論證和工業(yè)放大過程提供理論指導(dǎo)。本文建立生物質(zhì)快速熱解制生物油的流程模型,包括:原料的預(yù)處理、快速熱解、焦炭和不冷凝氣體的燃燒三個部分。通過對日處理2000 t玉米秸稈的快速熱解制生物油工廠各工段進行模擬,結(jié)果表明,整個過程各種形式的能耗為468.73×109 J/h,能量產(chǎn)出為531.6×109 J/h,能量產(chǎn)出大于能量消耗;將能量折算成標準煤用量后可知,生產(chǎn)1 kg生物油的能耗相當于0.7588 kg標準煤,同時產(chǎn)出的能量相當于0.8606 kg標準煤;焦炭的燃燒量為總量的86%時,可以滿足過程的能量需求。選用生物油的催化加氫、加氫裂解及產(chǎn)品回收和天然氣重整制氫三個工藝模擬生物油的精煉提質(zhì)過程。首先,選擇水、丁烯酸、對苯二酚、糠醛、羥基丙酮、纖維二糖、左旋葡聚糖、二苯并呋喃以及二甲氧基二苯乙烯等化合物代表生物油,經(jīng)催化加氫過程后各組分產(chǎn)率分別為:加氫油41.39%,水52.73%,小分子氣體5.88%,與文獻結(jié)果對比,基本符合實際生產(chǎn)情況;然后對得到的加氫油進一步加氫裂解,回收到汽油組分的產(chǎn)品8540 kg/h,柴油組分的產(chǎn)品10907kg/h,產(chǎn)率分別為41.68%和53.23%;將能量折算成標準煤用量后可知,以初步生物油為原料生產(chǎn)1 kg的汽柴油的能耗相當于0.4319 kg標準煤。最后,對天然氣重整制氫過程建模分析,對重整反應(yīng)器的溫度、壓力和水碳比進行優(yōu)化,結(jié)果表明當溫度720℃,壓力20 bar,H2O/C=3時,系統(tǒng)效率達到最優(yōu),能耗折算成標準煤用量后可知,以天然氣為原料生產(chǎn)1 kg氫氣產(chǎn)品的能耗相當于5.59 kg標準煤。此外,本文還建立了鍋爐-蒸汽輪機熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的簡單模型來進行系統(tǒng)的能量回收,利用過程中的廢水、廢氣生成蒸汽和發(fā)電,提高了整個過程的經(jīng)濟性,計算可知能夠生產(chǎn)48239.73 KW的電能。綜合以上各模型,本文對生物質(zhì)快速熱解轉(zhuǎn)化為運輸燃料的工藝進行物料衡算和有效能量匯總。發(fā)現(xiàn)日處理2000 t玉米秸稈的快速熱解制生物油工廠,每噸干生物質(zhì)可生產(chǎn)汽油組分102 kg,生產(chǎn)柴油組分131 kg,單位能量的生物質(zhì)和天然氣生產(chǎn)汽柴油的能量效率為46.47%。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK6
【目錄】：

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