《物理法改善生物質快速熱裂解生物油品質的機理研究》是依託上海交通大學，由劉榮厚擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：物理法改善生物質快速熱裂解生物油品質的機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉榮厚
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
生物質快速熱裂解製取生物油技術是當今世界可再生能源發展領域中的前沿技術。然而，由於生物油具有化學成分複雜、理化特性不穩定性等特點，直接用它來取代傳統的石油燃料受到了限制。本研究提出採用木炭分離系統、有機添加劑二種物理法對改善生物油固體顆粒含量高、黏度大、化學穩定性差、與常規化石燃油不相溶、熱值低等品質指標的作用機理與效果。以自主研發的生物質餵入率為1-5kg/h 的流化床反應器生物質快速熱裂解裝置為研究對象，進行旋風分離器數值模擬研究，用旋風分離器數值模擬研究結果指導生物質熱裂解製取生物油實驗。開展旋風分離器與熱蒸汽過濾器組合對熱裂解生物油品質的影響研究，分析生物油貯存過程中可能發生的化學反應，探討有機添加劑對提高生物油穩定性的影響機理，獲得改善生物油穩定性復配添加劑的最佳化組合。達到改善生物油品質的目的，為生物油直接套用提供科學基礎，開闢我國生物質廢棄物資源化利用的新途徑。
結題摘要
生物質快速熱裂解製取生物油技術是當今世界可再生能源發展領域中的前沿技術。然而，由於生物油具有化學成分複雜、理化特性不穩定性等特點，直接用它來取代傳統的石油燃料受到了限制。本研究提出採用木炭分離系統、有機添加劑二種物理法對改善生物油化學穩定性差的作用機理與效果。取得的主要結果如下：（1）對旋風分離器數值模擬結果表明，直徑為100μm以上生物質顆粒由於受到較大離心力的作用，較多的被甩向壁面，沿壁面螺旋下滑至分離器底部灰斗，被分離出來，其中500μm-1000μm的顆粒慣性更大，更容易保持原有的運動軌跡，達到較好的分離效果；（2）與無熱蒸汽過濾器的生物油相比，採用熱蒸汽過濾器流化床反應器松木屑熱裂解製取的生物油，其密度、固含量、水分、粘度都有不同程度的降低，說明熱蒸汽過濾器對改善生物油的品質有一定促進作用；（3）甜高粱莖稈殘渣流化床反應器快速熱裂解製取生物油實驗結果表明，多級冷凝器的使用，可有效地分離生物油中的水分，生物油的含水率最低降至6.08wt%。40℃測試條件下，1、2、4、5號生物油的粘度分別為：1.89、41.39、90.15和445.86 mm2/s；（4）分別選取乙酸乙酯、甲醇、丙二醇及丙酮作為添加劑，考察了添加劑對生物油長期儲存（90天）理化性質穩定性的影響。結果表明，添加有機溶劑可以降低生物油的初始運動黏度，並且能降低生物油運動黏度的增長率。有機溶劑對生物油運動黏度的降低效果與添加量成正比。FT-IR和GC-MS分析結果均表明，有機溶劑會影響生物油內部成分，可以抑制生物油內有機酸的生成，控制生物油酸化，並能抑制生物油某些老化反應；（5）採用Design-Expert軟體中的回響面方法，開展了添加劑篩選及其對快速老化條件下生物油特性及穩定性影響的試驗研究，結果表明，最佳化篩選實驗所獲得的最優複合添加劑的質量配比為：甲醇：乙酸乙酯：丙酮= 6.84: 1.00: 6.64, 該複合添加劑在驗證實驗中表現良好，能夠達到與理論改善值無顯著性差異的理想程度（P＞0.05）；將不同配比的10 wt%複合添加劑添加到生物油中，在80℃下快速老化6個小時，結果表明，質量比例為10 wt%的最優複合添加劑能夠顯著降低生物油的運動粘度6.7-8.4倍，並能在一定程度上改善生物油的含水率、pH值、熱值等特性。該項研究為生物油的儲存與套用提供了科學的參考。
