生物質熱解多聯產過程機理與產物調控機制研究

《生物質熱解多聯產過程機理與產物調控機制研究》是依託華中科技大學，由陳漢平擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：生物質熱解多聯產過程機理與產物調控機制研究
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：陳漢平
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

生物質高效轉化和產品高值化利用是其作為未來主要能源的基礎，但受限於生物質自身的能源品位，以單一產品為目標的轉化模式並不具有長遠的競爭力。本項目將熱解這一生物質高效轉化方式與滿足產品利用價值最大化有機結合，提出了熱解多聯產的生物質轉化利用新思路，即以同時得到具有較高利用價值的生物油和焦炭產品為目標的生物質熱解。基於此思路，本項目採用實驗研究、理論分析與模擬相結合，從原料特性、熱解條件、無機礦物質元素遷移與催化、不同階段焦炭物理化學特性演變規律、熱解催化反應、生物油冷凝等角度對生物質熱解多聯產過程進行全面系統深入的研究，並把研究重點放在熱解產物關聯耦合、目標產物調控這些帶有共性的關鍵問題上，其研究成果將有助於建立比較完整的基於熱解的生物質轉化和產物控制理論和方法體系，從而為形成有競爭力的生物質利用技術和產品提供科學依據，促進我國生物質資源的規模化和高值化利用，實現經濟社會可持續發展的戰略目標。

結題摘要

根據研究計畫考察了分級冷凝生物油各組分的成分和理化性質，總結了冷凝溫度對複雜混合氣體冷凝的影響。分級冷凝能夠很好的將水分和有機酸成分從生物油中分離出來，所有的有機酸和超過80%的水分都富集在0℃和-20℃冷凝組分中。由於傳熱傳質本身就是一個複雜的反應過程，另外還有物質分子間互動作用的影響，使物質的冷凝並沒有完全遵照自身的沸點，實際情況比預想的結果要複雜。由於物質間的複雜物理（氫鍵和相似相溶原理）和化學作用（二次反應的分子縮合，聚合和部分氧化），導致氣體分子要釋放更多的能量才能完成相變。同時在固定床反應器上對生物質熱解過程中鹼及鹼土金屬AAEMs的析出量、不同溫度下焦炭的形貌以及AAEMs在焦炭中的富集狀況進行了研究分析，揭示了生物質熱解過程中鉀、鈉、鈣和鎂的析出規律及熱解焦中AAEMs的分布特性；在實驗室規模的恆溫固定床上進行了生物質熱解多聯產實驗，通過拉曼分析研究了熱解焦炭中碳骨架分布狀態， 得出生物質熱解焦炭木質纖維類生物質熱解過程中大分子碳骨架構建機制示意圖；對生物質熱解多聯產的三組分各單元模組進行耦合熱解，研究了溫度對纖維素與半纖維素、纖維素與木質素和半纖維素與木質素氣氣相互動作用和氣體產物組分的影響，同時對不同溫度下互動作用對酸類、酮類及呋喃類化合物和糖類及酚類化合物等產物轉化進行了分析，確定了三組分的互動作用機制及其對熱解產物的影響；最後對生物質熱解多聯產系統中物料平衡進行核算，明確了生物質熱解過程中能量的有效性，為生物質熱解多聯產系統過程最佳化提供理論依據。